Description de l'image : Courbe du spectre électromagnétique d'un corps noir à différentes températures.
Comme on peut le voir sur l'image, la courbe du spectre électromagnétique d'un corps noir a un maximum d'intensité qui se déplace vers les courtes longueurs d'onde lorsque la température du corps noir augmente. Par exemple, le corps noir à 5000 K a un maximum d'intensité dans la région du jaune, tandis que le corps noir à 4000 K a un maximum d'intensité dans la région du rouge et un corps noir à 3000 K a un maximum d'intensité dans la région de l'infrarouge. Crédit image : Wikipédia (Domaine public).
En physique, un corps noir est un objet idéal qui absorbe parfaitement toute l'énergie électromagnétique qu'il reçoit, sans en réfléchir ni en transmettre. Cette absorption complète de la lumière se traduit par une agitation thermique (mouvements aléatoires des molécules ou des atomes) qui provoque l'émission d'un rayonnement électromagnétique, dit rayonnement du corps noir.
Ces mouvements sont causés par la température du corps noir. Plus la température est élevée, plus les mouvements sont rapides et plus l'agitation thermique est importante.
Un tel objet n'existe pas dans la réalité, mais le concept de corps noir est utilisé comme un modèle théorique important en thermodynamique et en physique quantique.
La loi de Planck décrit la répartition de l'énergie électromagnétique (ou la répartition de la densité de photons) rayonnée par un corps noir à une température donnée, en fonction de la longueur d'onde.
L'équation de Planck est la suivante :
I(ν,T) = 8 π hν^3 / c^2 / (e^(hν / kBT) - 1) où :
I(ν,T) est l'intensité de rayonnement par unité de surface, d'angle solide et de fréquence
ν est la fréquence du rayonnement
T est la température du corps noir
h est la constante de Planck
k est la constante de Boltzmann
c est la vitesse de la lumière
L'équation de Planck prédit que la courbe du spectre électromagnétique d'un corps noir est une courbe en forme de cloche, avec un maximum d'intensité à une longueur d'onde spécifique. La longueur d'onde du maximum d'intensité, λmax, est donnée par la loi de Wien : λmax = hc / kBT
La loi de Planck a été une découverte majeure en physique, car elle a fourni une explication quantitative à l'observation expérimentale que le spectre électromagnétique d'un corps noir est une courbe en forme de cloche. Cette loi a également eu un impact profond sur le développement de la mécanique quantique, notamment avec les travaux de Max Planck (1858-1947), qui a introduit la notion de quanta d'énergie pour expliquer le rayonnement d'un corps noir.. La quantité de radiation émise par un corps noir ne dépend que de sa température et de la longueur d'onde.
La loi de Planck est applicable à une grande variété de sources de rayonnement électromagnétique, notamment les étoiles, les nébuleuses, les fours, les lampes à incandescence, les lasers, les diodes et aussi au semi-conducteurs.
La loi de Planck est une loi fondamentale de la physique qui a de nombreuses applications pratiques.
Théorie du mur de Planck