Que devient une onde électromagnétique absorbée ?

[Wabbou]

Bonjour,

Considérons par exemple un livre à la couverture verte.
Si j'ai bien compris, le vert que l'on perçoit est du au fait que le livre absorbe tout le spectre du soleil sauf le vert.
Or, cela signifie que les molécules du livre absorbent une grande partie du spectre.
Je me demande donc si l'énergie que le livre a absorbé va avoir pour effet d'exciter ses atomes puis de renvoyer de nouveaux rayonnements avec des longueurs d'ondes différentes lors de leurs désexcitation ?
La couleur de l'objet serait donc à la fois due au vert qui n'a pas été absorbé mais aussi au phénomène de luminescence ( désexcitation )

Si ce n'est pas le cas, l’énergie reçue se transforme t'elle chaleur ? Alors, dans ce cas c'est plutôt le phénomène d'incandescence qui serait en jeu, même si le livre ne chaufferait surement pas assez pour rayonner dans le visible.

Voilà j'espère que vous aurez compris ma question, sinon n'hésitez pas à me dire ce que vous n'avez pas compris, j'essayerai d'y remédier.
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[f6bes]

Bjr à toi,.
Que se passe t il si AUCUNE couleur n'eest renvoyée ? Tu vois quelle couleur ? Quel devient la température de l'objet ?
A l'inverse si tout est renvoyé, tu vois quelle couleur et quelle est la température de l'objet ?
Si tu arrives à trouver , tu as la réponse.
Là on est dans le visible.
bonne journée

[maxwellien]

Bonjour, l'énergie est absorbée en general par les molécules qui passa d'un état a un autre (état de vibration ,de translation, de rotation...)et re émet dans l'infrarouge.
Ensuite l'énergie qui ne correspond pas aux états de transitions est renvoyé comme le vert dans ton cas.
Il faut beaucoup d'énergie pour que des transitions électroniques ai lieu.

[Wabbou]

Merci de la réponse rapide. Si je comprend bien votre réponse f6bes vous dites qu'un objet qui absorbe tout le spectre m'apparaît noir et à tendance à chauffer, tandis qu'un objet qui n'absorbe pas le spectre du tout apparaît blanc et ne chauffe pas. Et que donc l'absorption d'énergie se convertie bien en chaleur ?

[A voir en vidéo sur Futura]

[XK150]

Re ,

Pour moi , oui .
Tout rayonnement EM finira tôt ou tard en chaleur .

[Wabbou]

maxwellien Quand vous dites que les molécules passent d'un état à un autre nous parlons bien de chaleur ?

[coussin]

L'énergie est majoritairement absorbée sous forme de chaleur. Dans un solide, cela se traduit par l'excitation de phonons. Il n'y a, en général, pas d'excitation électronique (sauf matériau particulier, luminescents).

[Wabbou]

D'accord, donc si j'ai bien suivi ce que vous m'avez tous dit, l'absorption d'une onde E.M. se traduit pour la plupart des cas en hausse de température. Il n'y a que certains cas particuliers ou une transition électronique aura lieu ( Onde de haute énergie, matériaux particuliers, gaz )

[XK150]

Ou encore une création de paire e+ , e- pour les hautes énergies . https://fr.wikipedia.org/wiki/Création_de_paires

[ecolami]

Dire que l'onde absorbée transforme son énergie en chaleur ne résout qu'une partie du problème. La chaleur est aussi rayonnée sous forme d'onde. Les photons ont perdus de l'énergie mais n'ont pas disparus. C'est bien difficile de les faire disparaitre!!!

[Wabbou]

je ne comprend pas ce que vous dites, je pensais que la chaleur se traduisait par une oscillation des molécules

[Sethy]

Un "corps noir" en physique est "un corps qui absorbe tous les rayonnements électromagnétiques". Si on s'arrêtait la, sa température devrait croitre sans cesse. Il faut donc ajouter "pour ne réémettre des rayonnements électromagnétiques en équilibre avec sa température.".

Il existe une relation qui lie la longueur d'onde maximale (car la fréquence de réémission n'est pas unique, c'est une distribution) à la température absolue du corps noir :

Si la température augmente, la longueur d'onde diminue. C'est d'ailleurs ce qu'on observe si on place une barre de métal dans un feu. Après un temps, elle devient rouge sombre, puis rouge vif, puis jaune, ensuite le vert et le bleu se mélange au rouge à l'orange et au jaune pour donner la lumière blanche. La longueur d'onde du violet (400 nm) est bien inférieure à la longueur d'onde du rouge (800 nm). Donc si on chauffe, la longueur d'onde diminue bien.

Le soleil, par exemple, est un corps "quasi" noir, car tout ce qu'il absorbe, il le réémet avec une distribution de fréquence lié à sa température.

A l'inverse, en physique un "corps blanc" est un corps qui réémet tout rayonnement reçu à la fréquence de celui-ci (il réfléchit donc tout).

Evidemment, les deux sont des "vues de l'esprit", des cas idéaux et il existe toute une série de "corps gris" qui vont soit se rapprocher du corps blanc, soit du corps noir.

[Wabbou]

Vous me dites donc que pour garder sa température constante, un corps noir doit rayonner. J'en convient, mais ma question est alors comment fait il pour rayonner de nouveau ? Est-ce grâce aux mouvements des électrons liés à l'oscillation des molécules du à la chaleur ( toute charge accéléré émet un rayonnement ) ou est-ce par un autre phénomène ?

[albanxiii]

Vous me dites donc que pour garder sa température constante, un corps noir doit rayonner.

Non, personne n'a dit ça (enfin, je l'espère).

[Wabbou]

Un "corps noir" en physique est "un corps qui absorbe tous les rayonnements électromagnétiques". Si on s'arrêtait la, sa température devrait croitre sans cesse. Il faut donc ajouter "pour ne réémettre des rayonnements électromagnétiques en équilibre avec sa température.".

C'est ce qui a été dit ici non ?

[Sethy]

C'est ce qui a été dit ici non ?

C'est un équilibre dynamique, comme un évier qui se rempli par en haut et qui se vide par en bas. Dans cette image, la hauteur d'eau dans l'évier représente la température.

Si le bouchon du dessous est étanche ET que le robinet est ouvert, l'évider déborde (= la température monte).

Si on veut que le niveau d'eau reste constant (= t° constante), il faut que la quantité d'eau qui s'échappe par le bas égale la quantité d'eau qui arrive par le haut.

[Wabbou]

Oui, donc au final c'est bien ce que je dis non ? Le corps noir doit rayonner afin de garder sa température constante, or les rayonnements qu'il émet proviennent de l'agitation des électrons due a la chaleur. Dites moi si je me trompe, mais alors donnez moi une explication.

[Gilgamesh]

Oui, donc au final c'est bien ce que je dis non ? Le corps noir doit rayonner afin de garder sa température constante, or les rayonnements qu'il émet proviennent de l'agitation des électrons due a la chaleur. Dites moi si je me trompe, mais alors donnez moi une explication.

Oui, en gros c'est ça, même si la puissance thermique reçue et émise par l'objet implique en fait dans le cas usuel les trois modes de transferts de la chaleur : conduction, convection, rayonnement. Le bilan entre ce qui est émis et reçu selon les deux premiers modes est simplement proportionnel à la différence de température entre la surface de l'objet et celle du fluide dans lequel il baigne, ou de la surface sur laquelle il repose, et le bilan radiatif est proportionnel à la différence des puissances quatrième des température entre la surface de l'objet et les surfaces environnantes, sur les 4π radian de l'angle solide.

Le bilan total te dis si le corps se réchauffe, refroidit ou est reste à l'équilibre.

[coussin]

De la lumière incidente sur un objet peut subir 3 processus :
- être réfléchie (R)
- être transmise (T)
- être absorbée (A)

La conservation de l'énergie relie ces 3 processus sous la forme 1=R²+T²+A².
Ces 3 processus dépendent de la fréquence du rayonnement incident (doivent en dépendre pour des raisons de causalité) et ne peuvent jamais atteindre exactement 1. Néanmoins, on aime bien parler de situations idéales : le cas R=1 est un réflecteur parfait (bien approximé dans la vie de tous les jours, aux fréquences visibles, par un miroir). Le cas T=1 est un objet transparent (approximé, par exemple, par une vitre...) et le cas A=1 est un corps noir. Encore une fois, la conservation de l'énergie s'applique. Un objet ayant, par exemple, A=1 doit nécessairement avoir R=T=0. Pareil pour les autres quantités.
De ça, vous déduisez qu'un objet opaque (T environ 0) et dans lequel on ne se voit pas (R environ 0) doit avoir A environ 1 et doit donc ressembler à un corps noir. C'est le cas de nombreux objets de la vie de tous les jours. en fait, A ne peut jamais être égal à 1 et on parle de corps gris...

Ça, c'était de l'électromagnétisme classique. Il faut ajouter une couche de thermodynamique maintenant. Pourquoi ? Parmi les 3 processus ci-dessus, l'absorption est le seul qui stocke de l'énergie dans l'objet. Or, comme l'a signalé Sethy, un objet ne peut pas stocker de l'énergie indéfiniment. Il faut s'intéresser à ce que devient cette énergie. C'est là qu'émerge le concept d'équilibre thermodynamique. L'objet va stocker de l'énergie mais doit la restituer jusqu'à atteindre un équilibre où il restitue autant qu'il reçoit. Cette restitution, comme le signale Gilgamesh, peut se faire par rayonnement, conduction ou convection. Pour un objet en contact avec l'air, je pense que les modes convection/conduction sont prépondérants. Mais imaginez un objet dans le vide : il n'y aurait alors que le mode de rayonnement.

[Wabbou]

C'est compris ! je suppose que lorsque Rayleigh, Jeans, Wien et Planck ont proposés leurs modèles afin de calculer l'énergie émise par le rayonnement d'un corps noir, ils l'ont considéré comme étant dans le vide afin de faire abstraction de la convection et de la conduction ?

[Deedee81]

Salut,

C'est compris ! je suppose que lorsque Rayleigh, Jeans, Wien et Planck ont proposés leurs modèles afin de calculer l'énergie émise par le rayonnement d'un corps noir, ils l'ont considéré comme étant dans le vide afin de faire abstraction de la convection et de la conduction ?

Même pas, ce n'est pas nécessaire.
Un corps noir est à l'équilibre et donc à température constante (quelle qu'en soit la raison, en labo : un thermostat ).
Et son rayonnement ne dépend pas de la convection ou de la conduction.
Par contre ça modifie le flux total de chaleur. Mais expérimentalement, ce n'est pas grave car ce qu'on mesure est le rayonnement (c'est même plus précis que des mesures de chaleurs, les calorimètres c'est pas toujours du plus précis).

La seule chose qui pourrait être gênant expérimentalement c'est si le rayonnement était absorbé par la matière entre le corps noir et le capteur ou si cette matière émettait elle-même un rayonnement, mais heureusement en labo quelques mètres d'air ne changent rien.

Par contre, c'est important pour le Soleil. Très bon corps noir au niveau de la photosphère, ce n'est plus tout à fait le cas après traversée de son atmosphère (qui absorbe une partie surtout dans le spectre H et He) et de sa couronne très chaude qui parasite le rayonnement.

Résultat, la valeur théorique et mesurée de la constante solaire dans l'espace a un écart (pas colossal mais non négligeable).
Et au sol, c'est pire, l'atmosphère terrestre absorbe beaucoup de chose, surtout dans les UV, IR et ondes radios (enfin là c'est plutôt l'ionosphère). Et elle émet des IR parasites.
Il faut même tenir compte de l'inclinaison du soleil sur l'horizon !

[Wabbou]

D'accord c'est compris, merci pour votre aide !