Spectre du rayonnement solaire et modèle du corps noir

Première générale Spé · Enseignement Scientifique 1ère

À retenir

• Tout corps matériel porté à une température absolue T émet un rayonnement électromagnétique d'origine thermique. • Un **corps noir** est un objet idéal qui absorbe tous les rayonnements électromagnétiques qu'il reçoit (aucun rayonnement réfléchi ni transmis). En équilibre thermique, il réémet un spectre thermique continu universel ne dépendant que de sa température absolue T. • **Spectre d'émission du corps noir :** - C'est un spectre continu présentant une courbe en cloche asymétrique (courbe de Planck). - Plus la température T du corps est élevée, plus la puissance totale émise par unité de surface est grande (loi de Stefan-Boltzmann : P/S = T^4). - Plus la température est élevée, plus le sommet de la courbe (maximum d'émission) se déplace vers les courtes longueurs d'onde. • **Le Soleil comme corps noir :** - Le spectre solaire mesuré hors de l'atmosphère ressemble de très près au spectre d'un corps noir porté à T 5\,770 K (5\,500^C). - Il s'étend des UV aux IR, avec un maximum d'intensité situé au milieu du domaine visible (_ 500 nm, dans le vert-bleu).

Le cours

Spectre du rayonnement solaire et modèle du corps noir • Tout corps matériel porté à une température absolue T émet un rayonnement électromagnétique d'origine thermique. • Un **corps noir** est un objet idéal qui absorbe tous les rayonnements électromagnétiques qu'il reçoit (aucun rayonnement réfléchi ni transmis). En équilibre thermique, il réémet un spectre thermique continu universel ne dépendant que de sa température absolue T. • **Spectre d'émission du corps noir :** - C'est un spectre continu présentant une courbe en cloche asymétrique (courbe de Planck). - Plus la température T du corps est élevée, plus la puissance totale émise par unité de surface est grande (loi de Stefan-Boltzmann : P/S = T^4). - Plus la température est élevée, plus le sommet de la courbe (maximum d'émission) se déplace vers les courtes longueurs d'onde. • **Le Soleil comme corps noir :** - Le spectre solaire mesuré hors de l'atmosphère ressemble de très près au spectre d'un corps noir porté à T 5\,770 K (5\,500^C). - Il s'étend des UV aux IR, avec un maximum d'intensité situé au milieu du domaine visible (_ 500 nm, dans le vert-bleu). Astuce et méthode clé Pense au fer chauffé par un forgeron : à basse température, il émet des infrarouges invisibles ; plus chaud, il rougit ; encore plus chaud, il devient jaune puis blanc éblouissant. Piège classique à éviter Un « corps noir » n'est pas forcément de couleur noire : à haute température, un corps noir brille intensément de lumière visible (le Soleil en est un excellent exemple).

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