Bonjour à tous.
Je souhaiterai avoir une définition (précise si possible) de ce qu'on appelle la thermalisation du rayonnement (ou de la lumière).
Dans mon cours on parle notamment de thermalisation du rayonnement avec la matière via les processus absorption émission : ça veut dire transformation du rayonnement en chaleur et vice versa ?
Merci !
Salut,
Idealement, on a une condition d'equilibre rayonnement-matière lorsqu'il n'y a aucun flux de rayonnement net (ni de matiere). Cela est possible lorsque la quantité de rayonnement émise par un matériau a temperature T est egale a la quantité de rayonnement absorbée.
D'un point de vue quantitatif, la densité d'énergie a une pulsation donnée suit alors la loi de Planck qui correspond a la densité d'énergie d'un gaz de photons a l'équilibre thermodynamique:
Il est a noter que cette loi peut aussi s'appliquer dans des conditions hors equilibre globale mais ou la temperature est bien définie localement. Par exemple notre corps n'est pas en equilibre thermique avec l'extérieur et donc on rayonne en permanence un flux net de chaleur sous forme électromagnétique. Pourtant, le spectre en fréquence de ce rayonnement est très bien décrit par la loi de Planck.
Bonjour,
Je pense avoir compris ce que vous voulez dire, mais du coup concrètement qu'appelle on "thermalisation du rayonnement" ?
Ça veut dire que le rayonnement sert à refroidir ou chauffer l'objet (par exemple pour arriver à un équilibre thermique comme vous en avez parlé ?)
Merci !
Oui. Quand vous rentrez dans votre maison après avoir été dehors, le rayonnement émis par votre maison à 20C sert à chauffer votre corps qui est plus froid. Après quelques minutes l'équilibre est atteint et votre corps est à 20C comme votre maison.
Merci beaucoup !
J'aurai une autre question en lien avec la thématique :
D'après ce que j'ai compris de la loi de Planck, elle permet de savoir, pour un corps donné, à l'équilibre thermique avec son thermostat la chose suivante :
Elle relie la température de ce corps à l'intensité (via la densité volumique d'énergie E-M) du rayonnement qu'il émet à une certaine fréquence.
Concrètement, si je connais l'intensité d'une longueur d'onde donnée de mon rayonnement, je peux en déduire la température du corps.
En fait vous m'avez dit qu'elle était valable aussi sous certaines conditions hors équilibre mais dans mon cours on a démontré tout ça avec l'ensemble canonique qui stipule que le corps étudié est à l'équilibre avec son thermostat.
Ensuite, la loi de Stefan Boltzmann relie l'intensité TOTALE du champ e-m via la densité volumique d'énergie E-M à la température du corps (on intègre en fait les intensités obtenues par la loi de Planck sur toutes les fréquences).
Ainsi, avec cette loi, en mesurant la densité volumique d'énergie E-M on peut en déduire la température du corps qui l'a émise.
Là où je ne suis pas sur c'est que je puisse bien traduire "densité volumique d'énergie E-M" en "intensité lumineuse" : la "luminosité" peut elle se traduire par la densité volumique d'énergie E-M ?
Merci !!
oui sauf que notre corps est plutôt a 37C et que nous rayonnons avec un spectre aux alentours de 37C...c'est ce qu'utilisent les thermomètres modernes.Envoyé par coussin
de mon point de vue la definition la plus naturelle de thermalisation du rayonnement serait lorsque le spectre en fréquence du rayonnement d'un corps peut être décrit par la formule que j'ai donnée dans mon premier message i.e. lorsqu'on peut associer une temperature au rayonnement avec cette formule.Je pense avoir compris ce que vous voulez dire, mais du coup concrètement qu'appelle on "thermalisation du rayonnement" ?
C'est ce que font les cosmologistes par exemple lorsqu'ils disent que le font diffus cosmologique est environ 3 Kelvins.
dans un cas ideal oui. Mais dans un cas non ideal, toute l'énergie peut ne pas être émise sous cette forme et seule une fraction est rayonnée. Si on imagine cette fraction indépendante de la fréquence, la forme du spectre est inchangée mais sa hauteur l'est et c'est l'ensemble du spectre qui nous donnera la temperature.
Si tu as vu le rayonnement du corps noir tu as peut être vu avant le problème de l'effusion moléculaire. Dans le cas de l'effusion moléculaire on a une boite avec un gaz très chaud a l'équilibre thermodynamique et on fait un petit trou et on observe le flux de particules qui en sort. Une fois qu'on a fait un trou cela ne nous empêche pas de prédire quel va être le flux de particules meme si le problème est pourtant hors equilibre (il y a clairement un flux net de particules dans le problème).En fait vous m'avez dit qu'elle était valable aussi sous certaines conditions hors équilibre mais dans mon cours on a démontré tout ça avec l'ensemble canonique qui stipule que le corps étudié est à l'équilibre avec son thermostat.
Pour l'observation du rayonnement de corps noir dans une condition hors equilibre c'est pareil, il faut imaginer qu'on a une boite (un filament d'ampoule a incandescence par exemple) et que le gaz de particules "a l'interieur" est un gaz de photons au lieu d'un gaz de molecules. Si la temperature du filament est constante, ce gaz de photons va localement se thermaliser a la temperature du filament et être émis vers l'extérieur un peu comme dans le cas de l'effusion moléculaire.
Dans le cas de l'effusion moléculaire, la dispersion angulaire du faisceau d'atomes ou de molecules est une relique de la distribution de Maxwell des vitesses. Dans le cas du rayonnement de corps noir ideal (meme hors equilibre) on peut imaginer dans un premier temps que toutes les fréquences sont rayonnees avec la loi de Planck et que le spectre reçu sera relativement fidèle au spectre dans le matériau.
oui c'est souvent cette loi que les gens utilisent en pratique (ou une version linearisee).Ensuite, la loi de Stefan Boltzmann relie l'intensité TOTALE du champ e-m via la densité volumique d'énergie E-M à la température du corps (on intègre en fait les intensités obtenues par la loi de Planck sur toutes les fréquences).
Ainsi, avec cette loi, en mesurant la densité volumique d'énergie E-M on peut en déduire la température du corps qui l'a émise.
grosso modo l'intensité lumineuse est la densité volumique d'énergie multiplie par la vitesse du rayonnement.Là où je ne suis pas sur c'est que je puisse bien traduire "densité volumique d'énergie E-M" en "intensité lumineuse" : la "luminosité" peut elle se traduire par la densité volumique d'énergie E-M ?
Je vous remercie pour votre aide, c'est ok pour moi
