Monte T de 300 K → 12000 K progressivement.
Observe le four changer de couleur et la courbe évoluer.
Température T
—
K
λmax (Wien)
—
nm
Exitance M
—
W/m²
Domaine λmax
—
Couleur apparente
—
λmax × T
—
m·K
Énergie photon
—
eV
Si T × 2 → M×
×16
(T⁴)
⚫ Qu'est-ce qu'un corps noir ?
Un objet idéal qui absorbe TOUT le rayonnement reçu. En pratique : une cavité fermée avec un petit trou. La lumière entre et ne ressort plus. Quand on chauffe, le spectre émis dépend uniquement de T.
💥 La catastrophe ultraviolette (1900)
La physique classique (Rayleigh-Jeans) prédisait une énergie infinie dans l'UV. Les mesures montraient une courbe avec un pic puis une chute. Catastrophe totale pour la théorie classique ! C'est la courbe rouge dans le graphe.
⚛️ Solution de Planck (1900)
Planck invente les quanta d'énergie : E = h·ν. À haute fréquence, les paquets sont si gros qu'ils sont rarement émis → l'énergie chute. C'est la naissance de la physique quantique. Prix Nobel 1918.
📏 Loi de Wien
λmax × T = 2,898 × 10⁻³ m·K
Le pic se déplace vers les courtes λ quand T monte. Rouge → orange → jaune → blanc → bleuté. Bougez le slider T et observez le marqueur jaune sur la courbe !
🔥 Loi de Stefan-Boltzmann
M = σ T⁴ (σ = 5,67×10⁻⁸ W·m⁻²·K⁻⁴)
Doubler T multiplie la puissance rayonnée par 16. C'est pourquoi le Soleil rayonne des milliards de fois plus qu'une bougie.
⭐
Couleur des étoiles
La couleur révèle la température. Wien permet de mesurer T à des millions de km.
—
☀️
Le Soleil
Corps noir à ~5778 K. Pic dans le vert-jaune, là où nos yeux sont les plus sensibles.
5778 K → λmax ≈ 502 nm (vert)
💡
Lampe à incandescence
Filament à ~2800 K. 90% de l'énergie part en IR (chaleur), seulement 10% en lumière visible.
2800 K → λmax ≈ 1035 nm (IR)
🌡️
Thermomètre infrarouge
Mesure le rayonnement IR du corps humain (~310 K) sans contact. Utilisé en médecine.
310 K → λmax ≈ 9355 nm
🌍
Effet de serre
La Terre absorbe le visible solaire et réémet en IR. Les gaz à effet de serre bloquent cette réémission.
Terre ≈ 255 K → λmax ≈ 11 µm
📡
Fond diffus cosmologique
Spectre de corps noir parfait à 2,725 K — preuve directe du Big Bang.
2,725 K → λmax ≈ 1,06 mm
Étape 1 — Dispositif
Four à cavité cylindrique + orifice ∅ 2 mm. Spectromètre à réseau en face. Calibration avec lampe spectrale (Ne ou Hg).
Étape 2 — Chauffe
Régler T sur le régulateur PID. Attendre équilibre thermique (~15 min, stabilité ±1 K). Protection IR obligatoire > 1500 K.
Étape 3 — Acquisition
Enregistrer L_λ = f(λ) sur 200–5000 nm. Répéter pour plusieurs températures : 1000, 2000, 3000, 5000 K.
Étape 4 — Vérification Wien
Relever λmax pour chaque courbe. Calculer λmax × T. Vérifier la constance ≈ 2,898×10⁻³ m·K.
Étape 5 — Vérification Stefan
Intégrer numériquement chaque courbe → M. Tracer log(M) vs log(T). Pente théorique = 4.