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Physique des systèmes complexes
Bien que les formules précédentes aient été établies dans le cas d'un matériau supposé pouvoir émettre toutes les longueurs d'onde (le corps noir) elles s'appliquent
à un très grand nombre de cas pratiques et donnent naissance à la pyrométrie optique.
- Le plus simple des pyromètres est fondé sur le fait que tout corps noir porté à
une température Test caractérisé par une couleur dominante. Aussi, si l'on chauffe
par effet joule un filament donné (rayonnant comme le corps noir), son éclat devrait devenir indiscernable de celui de tout autre matériau porté à la même température. Il suffit alors, quand l'égalité des éclats est obtenue visuellement, de mesurer sa température à l'aide d'un thermocouple par exemple.
- Une autre technique consiste à utiliser le fait que toute cible éclairée par une
source de rayonnement atteint à l'équilibre une température déterminée. Ceci est le
résultat de l'équilibre entre l'énergie reçue par la cible de la part de la source et
l'énergie émise par la cible elle-même puisqu'elle est portée à la température T. On
peut comprendre cette technique par l'exercice suivant, qui consiste à calculer la
température superficielle du soleil, connaissant celle de la terre.
a) Mesure de la température superficielle du Soleil
De chaque point de la Terre, le Soleil est aperçu sous un diamètre angulaire a =
32' d'arc. Le flux énergétique reçu par la Terre en provenance du Soleil est donné
par
(1)
où d.Q est l'angle solide sous lequel on voit le Soleil depuis chaque point de la
Terre. Celui-ci étant constant, il vient alors, si l'on admet de plus que le Soleil
rayonne suivant la loi de Lambert
(2)
où I est la surface apparente de la Terre donnée par I = trR 2 (R rayon de la Terre). De la même façon, la terre émet son énergie dans toutes les directions et avec
M = d
T 4 - 4tr '7'4
S -
1 T
a
Compte tenu de la température moyenne de la Terre, on trouve T = 6000 K.
b) Mesure du rayon des étoiles
(3)
(4)
Il s'agit d'une application cosmologique importante du rayonnent du corps noir.
Toute étoile possède une émittance propre M que l'on doit bien évidemment corriger en tenant compte de sa distance D qui la sépare de la Terre. Celle-ci peut être
estimée en mesurant la variation Bde l'angle sous laquelle on la voit, liée à la dif-
Physique des systèmes complexes
Bien que les formules précédentes aient été établies dans le cas d'un matériau supposé pouvoir émettre toutes les longueurs d'onde (le corps noir) elles s'appliquent
à un très grand nombre de cas pratiques et donnent naissance à la pyrométrie optique.
- Le plus simple des pyromètres est fondé sur le fait que tout corps noir porté à
une température Test caractérisé par une couleur dominante. Aussi, si l'on chauffe
par effet joule un filament donné (rayonnant comme le corps noir), son éclat devrait devenir indiscernable de celui de tout autre matériau porté à la même température. Il suffit alors, quand l'égalité des éclats est obtenue visuellement, de mesurer sa température à l'aide d'un thermocouple par exemple.
- Une autre technique consiste à utiliser le fait que toute cible éclairée par une
source de rayonnement atteint à l'équilibre une température déterminée. Ceci est le
résultat de l'équilibre entre l'énergie reçue par la cible de la part de la source et
l'énergie émise par la cible elle-même puisqu'elle est portée à la température T. On
peut comprendre cette technique par l'exercice suivant, qui consiste à calculer la
température superficielle du soleil, connaissant celle de la terre.
a) Mesure de la température superficielle du Soleil
De chaque point de la Terre, le Soleil est aperçu sous un diamètre angulaire a =
32' d'arc. Le flux énergétique reçu par la Terre en provenance du Soleil est donné
par
(1)
où d.Q est l'angle solide sous lequel on voit le Soleil depuis chaque point de la
Terre. Celui-ci étant constant, il vient alors, si l'on admet de plus que le Soleil
rayonne suivant la loi de Lambert
(2)
où I est la surface apparente de la Terre donnée par I = trR 2 (R rayon de la Terre). De la même façon, la terre émet son énergie dans toutes les directions et avec
M = d
T 4 - 4tr '7'4
S -
1 T
a
Compte tenu de la température moyenne de la Terre, on trouve T = 6000 K.
b) Mesure du rayon des étoiles
(3)
(4)
Il s'agit d'une application cosmologique importante du rayonnent du corps noir.
Toute étoile possède une émittance propre M que l'on doit bien évidemment corriger en tenant compte de sa distance D qui la sépare de la Terre. Celle-ci peut être
estimée en mesurant la variation Bde l'angle sous laquelle on la voit, liée à la dif-