Chapitre 3 Sources de lumières colorées

Thème : Observer
Sous-thème : Sources de lumières colorés

I] La lumière : une onde électromagnétique
1°) Historique
Les expériences de diffraction et d'interférence de la lumière réalisées depuis la fin du 18ème siècle ont amené à décrire la lumière comme une onde.
Dans la deuxième moitié du 19ème siècle, James C. Maxwell montre que l'onde lumineuse est de nature électromagnétique : vibration simultanée d'un champ électrique et d'un champ magnétique, perpendiculairement à la direction de propagation.
2°) Caractéristiques d'une onde électromagnétique

La distance entre deux maxima ou minima de l'onde définit la longueur d'onde λ de l'onde (en m).
Pour la lumière visible, λ varie de 400 nm (violet) à 800 nm (rouge).
La période T (en s) de l'onde est la durée qui s'écoule entre le passage de 2 maxima ou minima pour un observateur qui « voit » passer l'onde.
T et λ sont liés par la relation : λ = c.T avec c la célérité de l'onde.
Pour la lumière dans le vide c = 3,00.108 m.s-1.
La fréquence (en Hz) de l'onde est l'inverse de la période : . On a alors λ = c.T =
La fréquence des ondes visibles varie de = = = 3,75.1014 Hz à = 7,50.1014 Hz.

Animation sur la page web : http://www2.cndp.fr/themadoc/einstein/photon.htm II] Rayonnement des corps incandescents

1°) Le corps noir
Les objets chauffés émettent un rayonnement dont le spectre ne dépend que de leur température et indépendant de leur composition chimique (doc 9 p. 58).
Pour modéliser le profil du spectre des corps chauffés, les physiciens ont imaginé un modèle baptisé corps noir : objet émettant de la lumière dont le spectre ne dépend que de sa température. Un four percé d'un petit trou est un bonne approximation d'un corps noir.

2°) Loi de Wien
Le physicien Wilhelm Wien a montré en 1896 qu'il existait une relation entre la température absolue T du corps noir chauffé et de la longueur d'onde de son maximum d'émission : λmax T = 2,9.10-3 K.m
Avec T en K et