Interaction lumière-matière

Objectif : Déterminer le lien entre la température d’un corps et les longueurs d’onde du rayonnement qu’il émet.

LES DOCUMENTS : [pic 2]

Document 1 : Spectre de la lumière blanche :

 [pic 3]

Document 2 : Définition d’un corps noir : En physique, un corps noir désigne un objet théorique qui absorberait parfaitement toute l'énergie électromagnétique (toute la lumière quelle que soit sa longueur d'onde) qu'il reçoit. Cette absorption se traduit par une agitation thermique qui provoque l'émission d'un rayonnement thermique, dit rayonnement du corps noir. La qualification de « noir » vient de ce que la lumière visible est entièrement absorbée et le spectre de la lumière émise par un tel corps serait continu et ne dépendrait donc que de sa température. L’objet réel qui se rapproche le plus de ce modèle est l’intérieur d’un four. C’est d’ailleurs en utilisant un four que le physicien allemand Wien met en évidence une loi empirique (qui découle de l’expérience).

Document 3 : Wilhelm Carl Werner Otto Fritz Franz Wien était un physicien allemand ( 1864 – 1928).  Il publia en 1896 la loi de Wien, qui précise la répartition spectrale du rayonnement du corps noir pour les courtes longueurs d'onde. Wien reçut le prix Nobel de physique en 1911 pour ses travaux sur le rayonnement du corps noir.

Document 4 : Animation « spectre d’un corps noir » :  

https://phet.colorado.edu/sims/blackbody-spectrum/blackbody-spectrum_fr.html

[pic 4]

Document 5 : Classement des étoiles :  

Les étoiles sont classées selon leur température de surface. On parle de la classe spectrale d’une étoile. Il existe 7 classes spectrales qui sont, par ordre de température décroissante : O, B, A, F, G, K, M. Les scientifiques anglo-saxons utilisent la petite phrase « Oh Be A Fine Girl/Guy Kiss Me » pour se souvenir de l’ordre.[pic 5]

Les étoiles de type O sont des étoiles jeunes et très chaudes, contrairement aux étoiles de type M, vieilles et froides. Les étoiles naissent dans des nuages d’hydrogène. Pendant leur vie, par des réactions de fusion nucléaire, elles vont synthétiser des éléments de plus en plus lourd (jusqu’au fer).

K:\Bureau\1s-ch08-2-activite_experimentale_2-loi_de_wien3.swf

Document 6 : Spectres d’émission de l’hydrogène et du sodium :   [pic 6][pic 7]

[pic 8]

[pic 9]

TRAVAIL A FAIRE :           ( Donnée : Conversion degrés Kelvin et Celsius T(K) = θ(en °C) + 273 )

Un compte-rendu sera rédigé puis enregistrer dans le dossier Drive partagé sous le nom Prénom 1 – Prénom 2 Wien

1°) À l’aide de l’animation proposée, tracer sur LatisPro le graphique représentant λmax en fonction de 1/T

     ( au minimum 6 valeurs) Modéliser ce graphique par la courbe la plus appropriée et en déduire une

      relation mathématique entre λmax et T. Cette relation s’appelle la loi de Wien.

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