Le Corps Noir

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Le Corps Noir
Introduction
La couleur d'un objet est influencée par la lumière qui l’éclaire. Il est indispensable de définir précisément
les sources lumineuses. Max Planck a démontré que le spectre lumineux d’un corps noir ne dépend que
de sa température.
Définition
Le corps noir est un modèle physique utilisé pour représenter les émissions électromagnétiques
(infrarouge, lumière) d'un objet en fonction de sa température. En effet, lorsque l'on chauffe un objet au
delà de plusieurs centaines de degrés Celsius, celui-ci devient rouge, puis blanc, émettant lui-même de la
lumière (c'est d'ailleurs le principe des ampoules à filament de tungstène).
Le corps noir est un objet solide qui absorbe toutes l'énergie électromagnétique qu'il reçoit, sans en
réfléchir: la lumière étant une onde électromagnétique, elle est absorbée totalement donc l'objet apparaît
noir, d'où son nom. Il n'est fait aucune hypothèse sur la matière dont est fait l'objet. L'objet qui se
rapproche le plus de ce modèle est l'intérieur d'un four ; en effet, on observe la surface de l'objet, peu
importe que celle-ci soit à l'extérieur ou bien soit une cavité intérieure. C'est d'ailleurs un four qui fut
utilisé par Wien pour déterminer les lois d'émission électromagnétique en fonction de la température.
Car en effet, le corps noir rayonne de l'énergie : puisqu'il absorbe toute l'énergie électromagnétique qu'il
reçoit, il doit nécessairement en céder, sinon, sa température augmenterait sans cesse. La caractéristique
principale est que le spectre de l'énergie rayonnée (c'est-à-dire la répartition de la quantité d'énergie en
fonction de la longueur d'onde) ne dépend que de la température et de rien d'autre.
On voit d'après la loi de Planck que lorsque la température est basse, la plupart du spectre se trouve
dans les infrarouges, l'objet n'émet pas de lumière visible. Lorsque la température s'élève, la couleur
commence par devenir rouge (le spectre d'émission "pénètre" dans la partie visible par les grandes
longueurs d'onde), puis devient blanc (le spectre s'étale sur tout le spectre visible). C'est pour cela que le
Soleil émet une lumière blanche (il est à 5 800 K) - il nous paraît jaune car la partie bleue de son spectre
est diffusée par le ciel.
Température de couleur
Une source de lumière est qualifiée par la température du corps noir produisant un rayonnement
équivalent.
Eclairage artificiel
Dans le cas des lampes à incandescence, l'équivalence est très facile à trouver, car le spectre d'un
filament est très proche de celui du corps noir. Pour les sources qui utilisent une décharge électrique
dans un gaz, comme les tubes fluorescents, le spectre comporte des raies importantes et la corrélation
avec l'émission du corps noir est presque impossible à trouver. Dans ce cas, on donne une température
de couleur indicative qui correspond à une sensation équivalente pour l’œil.
Eclairage naturel
La lumière du jour constitue un cas particulier, en effet elle varie énormément en fonction de l'heure et
des conditions climatiques. La répartition spectrale de la lumière solaire, une fois filtrée par l'atmosphère,
est très différente du rayonnement du corps noir.
La CIE a normalisé plusieurs illuminants qui ne sont pas des sources de lumière réelles mais des courbes
de rayonnement spectral, en voici quelques uns : (voir annexe schéma 5).
• Illuminant A : La lumière du corps noir à 2856 °K.
• Illuminant C : Lumière du jour moyen avec une température de couleur équivalente à 6774 °K
environ.
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• Illuminant D65 : Représente un état de la lumière du jour avec une température de couleur
équivalente à 6504 °K environ. C'est l'illuminant de référence de la vidéo.
Indice de rendu des couleurs
Un même objet, éclairé par des illuminants différents, apparaîtra de façon plus ou moins coloré. On
choisit des illuminants de référence, par rapport auxquels on compare les autres illuminants, du point de
vue du rendu des couleurs.
L'indice de rendu des couleurs est le degré de concordance de la couleur d'un objet, par rapport à son
apparence sous l'effet d’une source lumineuse de référence  indice allantde 0 à 100
• I.R.C. < 70 : médiocre - industrie mécanique
• I.R.C. > 80 : bonne qualité
• I.R.C. > 85 : salles de classe ou bureaux
• I.R.C. > 95 : musées, galeries, certains magasins
• Nota : Malgré une température de couleur identique, des lampes peuvent avoir des indices
de rendu des couleurs différents en raison de différences dans la répartition spectrale de leur
rayonnement.
Illustration 1: Spectre énergétique du corps noir, en fonction de
sa température
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