Physique 23 : Ondes et phénomènes périodiques
La loi de Wien

La loi de Wien

1. Les sources chaudes

Les sources de lumière chaudes sont des corps dont la température est assez élevée pour qu'il y ait production et émission de lumière.

Exemples de sources chaudes: le Soleil, le filament d'une lampe à incandescence, la résistance d'un four, les braises, ou la lave d'un volcan, ...

Ces sources sont caractérisées par un spectre continu. Les lumières émises par une telle source n'ont pas toutes la même longueur d'onde, ni la même intensité, mais

Il existe une valeur de longueur d'onde λ_max pour laquelle une 'intensité lumineuse est maximale.

2. Expression de la loi de Wien

La loi de Wien s'applique aux sources chaudes, appelées corps noir. Elle permet de relier la température T d'une source chaude à la longueur d'onde de l'intensité lumineuse maximale λ_max émise par le corps noir.

La loi de Wien s'écrit sous la forme suivante:

λ_max x T = 2.898 x 10 ^{- 3}

λ_max est en mètre (m), T est en degré Kevin (K) La constante (2.898 x 10 ^{- 3} est en Kevin mètre (K.m)

Le degré Kevin:

Dans la loi de Wien la température s'exprime en degré kévin qui correspond à l'unité du système international. Cette température est aussi appelé température absolue et a comme origine la plus petite température qui puisse être atteinte: - 273 °C.

Si t est la température exprimée en degré celcius et T la température exprimée en dégré Kevin alors la relation entre les deux est:

T (^oK) = t (^oC) + 273

3. Utilisation de la loi de Wien

La loi de Wien permet de déterminer:

• La température d'une source chaude inaccéssible dont le spectre et λ_max sont connus. C'est ce qui est couremment utilisé permetant notamment de déterminer la température de la surface d'une étoile.

• La longueur d'onde λ_max à partir de la température d'une source chaude.

4. À propos de Wilhelm Wien

Wilhelm Wien (1864 - 1928) était un physicien allemand. Prix Nobel de physique de 1911 pour ses découvertes sur les lois du rayonnement de la chaleur.

Il publia en 1896 la loi de Wien. Lord Rayleigh déterminera avec James Jeans une formule complémentaire - la loi de Rayleigh-Jeans - ouvrant la voie à Max Planck pour découvrir la quantification de l'énergie.