Noir C Noir

Un corps noir ne reflète rien.

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☀ Si vous mettez un objet dans le noir, aucune lumière ne viendra l'éclairer. Il ne réfléchira rien et sa couleur sera … noire.

Rien de vraiment surprenant, me direz vous.

Noir, c'est noir

◼︎→ Cependant, un corps dit 'noir' est renversant. Si vous l'éclairez 💡 il ne réfléchira rien, il restera noir. Le seul rayonnement pouvant être émis par un corps noir est sa radiation thermique. A l'équilibre thermodynamique, plus le corps noir est chaud, plus il rayonne*. Le spectre de ce rayonnement a une allure bien particulière, on l'appelle le spectre du corps noir.

Plus le corps noir est chaud, plus il rayonne et plus il rayonne vers les hautes fréquences.

Alors, un corps noir reste avant tout un objet idéal ou théorique car hormis les trous noirs, il n'existe aucun objet qui soit capable d'absorber la totalité d'une lumière incidente. Cependant, certains objets s'en rapprochent, comme par ex le Soleil.

Dans le noir de l'espace intersidéral, le Soleil rayonne, tout comme les étoiles qui brillent sous l'effet de la chaleur issue des fusions nucléaires brûlant leur coeur. Le spectre du Soleil est identique à celui d'un corps noir, la plus grande partie de son rayonnement se situant dans la zone des ondes visibles.

👁️ Notre oeil s'est adapté …

Plus une étoile est chaude, plus sa couleur tire vers le bleu. A l'inverse, plus elle est froide, plus sa couleur tire vers le rouge

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* L’apport de chaleur fournit de l’énergie aux électrons, qui quittent alors leur orbite pour rejoindre une orbite plus haute. Cet état dit excité ne dure pas. L’électron 'redescend' sur son orbite initiale en se débarrassant de son énergie excédentaire sous forme de lumière.

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Noir C Noir, mais il y a de l'espoir

✧ Au début du 20ème siècle, les calculs portant sur l'énergie émise par un corps noir affichaient des résultats aberrants. D’après les lois de l’électromagnétisme, l'objet aurait dû rayonner une quantité infinie d'énergie ! Les physiciens étaient dans une impasse.

✧ Pour que le spectre du rayonnement d'un corps noir corresponde à la réalité, le physicien allemand Max Planck émet alors comme hypothèse que pour une fréquence et une température données, le rayonnement ne peut pas prendre n'importe quelle valeur.

A son corps défendant et sans vraiment en mesurer la portée, il postule qu’une énergie minimale est associée à chaque fréquence.

E minimale = h ν (avec v = fréquence de l'onde)

✧ A chaque fréquence, l'intensité du rayonnement ne peut alors prendre que des valeurs discrètes, des multiples de cette énergie minimale. Le transfert d'énergie entre la matière et la lumière ne peut avoir lieu qu'en échangeant un nombre entier de ces grains ou quantas d'énergie minimale, qui plus tard seront baptisés `photons’.

✧ Cette hypothèse qui à première vue parait complètement folle, a été le tour de passe-passe qui a mis en conformité la physique avec le spectre du corps noir, avant d’être le déclic qui amènera, une vingtaine d'années plus tard, les physiciens à lever le voile sur les secrets de la mécanique quantique.

Parizot et le rayonnement du corps noir