Corps noir

[invite94e19ae9]

Bonjour,
J'ai quelques (meme beaucoup) de problèmes pour comprendre le rayonnement des corps noirs...
Est ce que quelqu'un pourrait essayer de m'expliquer ca...
Dans mon cours, on a :

1. Experience et definition
2. interpretation classique
3. interpretation quantique due a Max Planck
4. Analyse du corps noir

Et pourquoi le rayonnement du corps noir est caracterisé par sa repartition spectrale ?

Et aussi je ne comprend pas vraiment le fonctionnement d'une cellule photoelectrique...?

J'espere que quelqu'un pourra m'aider...
Merci d'avance
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[GillesH38a]

Corps noir : corps qui absorbe tout le rayonnement lui arrivant dessus.

Soit un corps noir en equilibre a une température T : il absorbe le rayonnement qui lui tombe dessus, mais ne pouvant pas s'echauffer indéfiniment, il doit émettre un rayonnement propre pour compenser.
Une série de raisonnements thermodynamiques montre que ce rayonnement est nécessairement isotrope, non polarisé, et ne dépend que de la température T mais pas du corps noir : il est universel. Si deux corps noir mis face à face à la même température avaient un rayonnement différent, l'un pourrrait s'echauffer et l'autre se refroidir, ce qui est interdit par le second principe de la thermodynamique. Il y a donc un rayonnement universel.
Le probleme est que la théorie statistique classique montre que ce rayonnement devrait s'accroitre indéfiniment vers les courtes longueurs d'onde (hautes fréquences), l'integrale devant etre infinie (loi de Rayleigh Jeans) ! or l'experience montre qu'il a un maximum, la longueur d'onde du maximum etant inversement proportionnelle à la température (loi de Wien). De plus un raisonnement général montre par ailleurs que la puissance émise par unité de surface doit etre finie et proportionnelle à T⁴ (loi de Stefan). D'ou contradiction.

Le calcul de Planck suppose que le rayonnement ne peut pas etre emis de maniere continue mais par "paquets" d'energie . Pour les trop grandes fréquences, un seul paquet coute deja beaucoup d'énergie et l'émission devient tres inefficace. La formule obtenue correspond a l'expérience....

[invite94e19ae9]

euhhh...
Ca m'a pas trop avancé...
Je comprends pas grand chose...

[GillesH38a]

je me doute qu'on a du a peu pres te dire la meme chose en cours

A quel niveau es tu?
Ou commences ton incomprehension?

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite94e19ae9]

je me doute qu'on a du a peu pres te dire la meme chose en cours

A quel niveau es tu?
Ou commences ton incomprehension?

re!
Je suis en 1e année d'ecole d'ingénieur.
Et en fait je comrpends pas plusieurs choses,dont:

"Planckpostule que chaque atome du corps noir constitue un oscillateur harmonique répondant ne pouvant avoir que des valeurs discontinues egal au quantum d'énergie."

"Le rayonnement du corps noir est caracterisé par sa repartition spectrale"

Deja voila ou je bloque...
(merci pour ton aide)

[curieuxdenature]

Bonjour,

l'effet photoelectrique (ou encore photovoltaique) est une conséquence de la discontinuité de cette emission d'énergie.

Quand cela a été découvert, il manquait une brique à l'edifice pour pouvoir comprendre ce mécanisme.

En 1839, Antoine-César Becquerel (à ne pas confondre avec son petit-fils Antoine-Henri qui découvrit la radioactivité) constate les effets électriques que produisent les rayons solaires dans une pile constituée par des électrodes de platine et de cuivre oxydé plongeant dans une solution électrolytique acide. En 1877, W. G. Adams et R. E. Day découvrent l'effet photovoltaïque du sélénium.
http://tpesolaire.bonnet-ribeau.net/hist.htm

Ce sont des lois comme :

-convenablement éclairé, n'importe que l métal emet des electrons.

-Quand le métal est convenablement éclairé, l'emission d'electrons devient proportionnelle à l'eclairement.

-C'est seulement au dela d'une certaine fréquence dite de seuil, qu'un rayon monochromatique agit sur le métal.

Les orbitales de chaque élement ont des niveaux bien définis, et pour chaque corps, il faut une radiation bien précise pour lui arracher des électrons. La cellule photoelectrique est le résultat de la recherche de composés susceptibles de réagir à la lumière solaire.

Le Silicium, dopés à un autre niveau que celui qui entre dans la fabrication des transistors, est à la base de la commercialisation de ces cellules.
Les niveaux sont de l'ordre de l'eV, ce qui explique le faible niveau de tension de ces piles.
Une jonction NP au silicium necessite 1,1 eV pour qu'un electron franchisse la barrière, il faut donc une radiation lumineuse d'au moins cette energie pour en faire autant.

[invitec3f4db3a]

Historiquement , l'expérience sur les corps noirs a montré une incohérence du model ondulatoire de la lumiére( recherche catastrophe ultraviolette sur wikipedia) Planck apporta une solution considéré comme non satisfesante a l'époque: considérer des pacquets finis d'energie . Si on rajoute par dessus l'experience de l'effet photoéléctrique ( Hertz ) on obtient deux expériences metant en défaut le modéle ondulatoire . Pourtant les equations de maxwell fonctionne diablement bien et ce en vertue de ce modéle .

C'est de cette incohérence qu'on a construit la mécanique quantique ( une sorte de prélude )


Que les grands me corrigent si j'ai fais une erreur .

[invite09c180f9]

Salut,
un corps noir suffisemment condensé porté à une température T émet un rayonnement électro-magnétique qui se propage à la vitesse c et dont le spectre est continu.
Il permet d'absorber intégralement tout rayonnement incident quelque soit la fréquence (facteur d'absorption=1).
Planck dira (autour de 1897) que les parois d'un corps noir peuvent être associées à un oscillateur hertziens. Il en a était déduis que l'énergie e de l'oscillo. doit rester finie, il a de cette façon montré la quantification de l'énergie : (grain d'énergie).
Maintenant si tu veux une petite explication de l'effet photoélectrique il n'y a aucun pb, dis le.

[invite94e19ae9]

salut!
En fait on m'a dit qu'on parle d'oscillateur harmonique puisque les electrons sont tjs en vibration...
Je veux bien une explication sur l'effet photoélectrique si ca te derange pas .
Merci

[Floris]

Mais ce que je comprend pas, c'est comment un oscilateur harmonique peut t"il avoir un spectre très large. Es justement à cause de ses armoniques? Mais alors il y a bien tout de même une crètes d'untensité sur une logueurs d'onde donné non?

merci bien
Flo

[invite09c180f9]

salut!
Je veux bien une explication sur l'effet photoélectrique si ca te derange pas .
Merci

Salut,
ok je vais essayer d'être clair.
Au XIXème siècle les physiciens ont considéré un circuit simple composé d'une électrode et d'une cathode, d'un interrupteur et d'un ampèremètre ; ils se sont aperçus que lorsque ils envoyaient des photons sur la cathode, en circuit fermé un courant électrique circulait. Ils constatèrent expérimentalement un photocourant.
En fait si la fréquence du rayonnement est supérieure à la fréquence seuil (ne dépendant que du type de métal utilisé) on observe un effet photoélectrique.
Ils se sont rendus compte que l'énergie cinétique des électrons est indépendante du flux lumineux ; en revanche, l'intensité du courant (nbre d'électrons émis) dépend quand à elle du flux.
Je te donne ici suit la relation entre l'Ek et le potentiel d'arrêt, en considérant la conservation de l'Ek :


(de l'e^- au niveau de la cathode)







, avec V_a étant le potentiel d'arrêt ;

Maintenant tu considères la conservation de l'E (le photon est absorbé par l'atome constituant le métal) :

(la partie gauche de l'égalité représente l'E avant le choc et la droite celle après le choc ; de plus, le signe - de représente l'état lié) ;

= l'E de liaison de l'e- dans l'atome constituant le métal ;





Bon je vais m'arrêter car sinon ça risque de commencer à être un peu long...