Le rayonnement thermique
BPlus un corps est chaud, plus il émet de rayonnement thermique et donc d'ondes électromagnétiques : c'est le cas d'un être humain passant une radio ou une IRM .C'est aussi le cas de nombreuses surfaces comme le béton qui chauffe le sol, ce qui a une influence sur le climat .
1 ) Formule de Planck
2 ) Loi de Stefan et loi de Wien
3 ) Effet photoélectrique et effet Compton
r( n , T )dn = 2* ( 4p²dn / c**3 )*[1 / ( exp(hn/kT)-1) ]*hn
r( n , T )dn : densité d'énergie contenue dans la bande [ n , dn ] ( J / m**3 ) .
r( n , T ) : densité spectrale d'énergie [ J / ( m**3 Hz ) ] .
2 : polarisation du champ .
4p²dn / c**3 : nombre de fréquence propre dans la bande [ n , dn ] .
[1 / ( exp(hn/kT)-1) ] : nombre de quantas par mode .
hn : énergie d'un photon .
Max Planck ( 1858-1947 ) : physicien allemand qui est l'autre de nombreux travaux sur le corps noir mais aussi la théorie des quantas ( 1900 ) .
Or, la loi de Dulong et Petit ( 1819 ) pour un corps pur montre que :
CMa = a loi de Dulong et Petit
C : chaleur massique du corps pur .
Ma : masse atomique du corps pur .
a : constante .
Alexis Petit ( 1791-1820 ) : physicien français .
Pierre Louis Dulong ( 1785-1838 ) : physicien français . Auteur de nombreux travaux dans le domaine de la thermodynamique .
En considérant un solide capable d'accueillir des ondes électromagnétiques, Einstein a pu interpréter la loi de Dulong et Petit : une meilleure approximation du calcul de la chaleur massique d'un corps pur ( en plus de la formule de Planck ) a alors été effectuée .
2 ) Loi de Stefan et loi de Wien
u = a T**4 loi de Stefan
u : puissance émise par les rayons du soleil .
a : puissance totale rayonnée par un corps noir telle que a = (2p*p²k**4)/(15c**3 h)
h : constante de Planck .
k : constante de Boltzmann .
c : vitesse de la lumière dans le vide .
Josef Stefan ( 1835-1893 ) : physicien autrichien .
n / T = constante loi de déplacement de Wien
Wilhem Wien ( 1864-1928 ) : physicien allemand .
3 ) Effet photoélectrique et effet Compton
a ) Effet photoélectrique
Un photon incident d'énergie E = hn provenant des rayons UV entre en collision avec un électron du métal . Lorsque E > W ( énergie d'extraction de l'électron du métal ), alors une émission d'électrons ( courant électrique ) se produit .
b ) Effet Compton ( 1923 )
Arthur Holly Compton ( 1892-1962 ) : physicien américain .
Après la collision avec un électron, le photon a une énergie E' = hn' telle que E' < E . D'où l' > l et n' < n .
L'électron récupère alors l'énergie du photon sous forme d'énergie cinétique .