teaching:exos:photons

Différences

Ci-dessous, les différences entre deux révisions de la page.

Lien vers cette vue comparative

Les deux révisions précédentes Révision précédente
Prochaine révision		 Révision précédente
teaching:exos:photons [2015/05/11 08:03] – villersdteaching:exos:photons [2019/03/11 15:46] (Version actuelle) – villersd
Ligne 1: Ligne 1:
 ====== Gaz de photons ====== ====== Gaz de photons ======
 +
 +Au XIXe siècle, le rayonnement lumineux a fait l'objet d'études :
 +  * [[wp>fr:Loi_de_Wien|Loi de Wien]] (1896)
 +  * [[wp>fr:Loi_de_Rayleigh-Jeans|Loi de Rayleigh-Jeans]] (1900)
 +
 +Les photons suivent les hypothèses suivantes :
 +  * ils se déplacent à la [[wp>fr:Vitesse_de_la_lumière|vitesse de la lumière]] c dans le vide
 +  * sont des bosons
 +  * ont une masse nulle au repos
 +  * ont un spin unitaire avec deux valeurs possibles de sa projection (-1 et 1), donc deux états de polarisation différents
 +  * l'énergie d'un photon de fréquence $\nu$ vaut vaut $h \nu$, la quantité de mouvement $h\nu /c$ ou $h/ \lambda = \hbar \mathbf{k}$ ou $\mathbf{k}$ est le [[wp>fr:Vecteur_d'onde|vecteur d’onde]] du photon
 +  * le potentiel chimique est nul
 +
 +
 +La thermodynamique statistique développée au début du XXe siècle a permis de donner une théorie satisfaisante du rayonnement dit du corps noir : Bose, Einstein, Planck,...
 +
 +  * Nombre d'états quantiques d'impulsion ou d'énergie ou de fréquence donnée
 +  * nombre de particules (photons) dans un état d'énergie donnée
 +  * Loi de répartition spectrale de l'énergie (Planck)
 +  * émittance du corps noir (Stefan)
 +
  
 ===== Loi de Stefan ===== ===== Loi de Stefan =====
-On place un themomètre (thermocouple) dans un four porté à des températures relativement élevées. On place à proximité une [[http://fr.wikipedia.org/wiki/Thermopile|thermopile]] pour mesurer l'énergie du rayonnement dans un secteur d'angle solide constant. Analyser les données expérimentales suivantes (//cf.// ce [[http://www.leybold-shop.com/physics/physics-experiments/optics/light-intensity/laws-of-radiation/stefan-boltzmann-law-measuring-the-radiant-intensity-of-a-black-body-as-a-function-of-temperature/vp5-5-2-1.html|montage expérimental]]) :+On place un thermomètre (thermocouple) dans un four porté à des températures relativement élevées. On place à proximité une [[http://fr.wikipedia.org/wiki/Thermopile|thermopile]] pour mesurer l'énergie du rayonnement dans un secteur d'angle solide constant. Analyser les données expérimentales suivantes (//cf.// ce [[http://www.leybold-shop.com/physics/physics-experiments/optics/light-intensity/laws-of-radiation/stefan-boltzmann-law-measuring-the-radiant-intensity-of-a-black-body-as-a-function-of-temperature/vp5-5-2-1.html|montage expérimental]]) :
 <csv delim=;> <csv delim=;>
 "T(°C)";"signal thermopile (u.a.)" "T(°C)";"signal thermopile (u.a.)"
Ligne 18: Ligne 39:
  
 Conclure par rapport à un modèle théorique. Conclure par rapport à un modèle théorique.
 +
 +Autre série de mesures :
 +<csv delim=;>
 +"T(°C)";"signal thermopile (u.a.)"
 +"20";"11"
 +"35";"66"
 +"55";"107"
 +"75";"178"
 +"95";"275"
 +"115";"390"
 +"135";"537"
 +"155";"707"
 +"175";"899"
 +"195";"1107"
 +"215";"1349"
 +"235";"1645"
 +"255";"1936"
 +"275";"2254"
 +"295";"2590"
 +"305";"2832"
 +</csv>
 +
 +
  
 ===== Loi de Rayleigh-Jeans ===== ===== Loi de Rayleigh-Jeans =====
Ligne 39: Ligne 83:
 Maximiser le fonction de distribution du rayonnement en fonction de la fréquence ou de la pulsation. Maximiser le fonction de distribution du rayonnement en fonction de la fréquence ou de la pulsation.
   * [[http://fr.wikipedia.org/wiki/Loi_du_d%C3%A9placement_de_Wien]]   * [[http://fr.wikipedia.org/wiki/Loi_du_d%C3%A9placement_de_Wien]]
 +  * [[https://en.wikipedia.org/wiki/Wien's_displacement_law]]
  
 Maximiser en fonction de la longueur d'onde Maximiser en fonction de la longueur d'onde
  • teaching/exos/photons.1431324212.txt.gz
  • Dernière modification : 2015/05/11 08:03
  • de villersd