Comment la température affecte-t-elle la longueur d’onde ?

La température a une relation inverse avec la longueur d'onde du rayonnement électromagnétique. À mesure que la température augmente, la longueur d'onde diminue. Cela ressort clairement de la loi de déplacement de Wien, qui stipule que la longueur d'onde de l'émission maximale d'un corps noir est inversement proportionnelle à sa température thermodynamique.

Mathématiquement, la loi de déplacement de Wien peut s'exprimer comme suit :

λmax =b/T

où:

λmax est la longueur d'onde d'émission maximale en mètres (m)

b est la constante de déplacement de Wien, environ 2,898×10-3 m⋅K

T est la température thermodynamique en Kelvin (K)

A titre d'exemple, considérons deux objets à des températures différentes :

Objet 1 : Température =300 K (température ambiante)

En utilisant la loi de déplacement de Wien, nous pouvons calculer la longueur d'onde d'émission maximale pour l'objet 1 :

λmax =b/T

λmax =(2,898×10-3 m⋅K)/(300 K)

λmax ≈ 9,66 × 10-6 m

Cela signifie que l'Objet 1 émet un rayonnement avec une longueur d'onde maximale dans la région infrarouge du spectre électromagnétique, invisible à l'œil humain.

Objet 2 : Température =5000 K (environ la température de surface du soleil)

Pour l'objet 2 :

λmax =b/T

λmax =(2,898×10-3 m⋅K)/(5000 K)

λmax ≈ 5,796 × 10-7 m

Dans ce cas, la longueur d’onde maximale d’émission se situe dans la région visible du spectre, correspondant à une couleur blanc jaunâtre. C'est pourquoi le soleil nous apparaît brillant et lumineux.

En résumé, des températures plus élevées correspondent à des longueurs d’onde plus courtes, tandis que des températures plus basses correspondent à des longueurs d’onde plus longues. Cette relation est cruciale dans divers domaines scientifiques, tels que l'astrophysique, le rayonnement thermique et la télédétection.