Rayonnement du corps noir

Au fur et à mesure que la température diminue, le sommet de la courbe de rayonnement du corps noir se déplace à des intensités plus faibles et des longueurs d'onde plus grandes. Le diagramme de rayonnement du corps noir est comparé avec le modèle classique de Rayleigh et Jeans.
La couleur (chromaticité) du rayonnement du corps noir dépend de la température du corps noir. Le lieu géométrique de telles couleurs, représenté ici en espace x,y CIE XYZ, est connu sous le nom de lieu géométrique de Planck.

Le rayonnement du corps noir est le type de rayonnement électromagnétique (rayonnement thermique) émis par un corps noir (corps qui absorbe parfaitement la chaleur) en équilibre thermodynamique avec son environnement. Le rayonnement possède un spectre spécifique et une intensité qui dépend seulement[1],[2],[3],[4] de la température du corps.

Le rayonnement thermique spontanément émis par les objets ordinaires peut être approximé par un rayonnement de corps noir. Une enceinte parfaitement isolée, en équilibre thermique interne, renferme un rayonnement de corps noir, qui pourra être émis à travers un trou fait dans sa paroi, à condition que le trou soit assez petit pour que son effet soit négligeable sur l'équilibre.

Un corps noir à température ambiante paraîtra noir car la plus grande partie de l'énergie émise est située dans le domaine de l'infrarouge, qui ne peut être perçue par l'œil humain. L'œil humain étant incapable de percevoir la couleur à de faibles intensités de lumière, un corps noir observé dans l'obscurité à la température la plus basse sera faiblement visible, et paraîtra subjectivement gris, même si son spectre physique atteint son niveau maximum dans les infrarouges[5]. Lorsqu'il devient un peu plus chaud, il prend une couleur rouge terne. Au fur et à mesure que sa température augmente, sa longueur d'onde diminue pour atteindre une couleur bleue-blanche éblouissante.

Malgré le fait que les planètes et les étoiles ne soient ni en équilibre thermique avec leur environnement ni des corps noirs parfaits, le rayonnement du corps noir est utilisé comme une première approximation de l'énergie qu'elles émettent[6]. Les trous noirs sont des corps noirs presque parfaits, dans le sens qu'ils absorbent toutes radiations qui les frappent. Ils émettraient cependant un rayonnement de corps noir (appelé rayonnement de Hawking) d'après une température proportionnelle à leur masse[7].

L'expression « corps noir » a été introduite par Gustav Kirchhoff en 1860.

  1. ↑ Loudon 2000, chapitre 1.
  2. ↑ Mandel et Wolf 1995, chapitre 13.
  3. ↑ Kondepudi et Prigogine 1998, chapitre 11.
  4. ↑ Landsberg 1990, chapitre 13.
  5. ↑ Partington 1949, p. 66.
  6. ↑ (en) Ian Morison, Introduction to Astronomy and Cosmology, John Wiley & Sons, (ISBN 978-0-470-03333-3 et 0-470-03333-9, lire en ligne), p. 48 .
  7. ↑ (en) Alessandro Fabbri et José Navarro-Salas, Modeling black hole evaporation, Londres, Imperial College Press, , 334 p. (ISBN 1-86094-527-9, lire en ligne), « Chapter 1: Introduction » .