Chapitre 5
132
du violet (4,0
× 10
-7
m) au rouge (7,0
× 10
-7
m) et ne couvre qu'une très faible
portion de tout le spectre. On note aussi que les limites de certaines régions
sont quelque peu imprécises.
ExErcicE 5.1
Calculez la fréquence du rayonnement électromagnétique issu d'une lampe
au sodium dont la longueur d'onde est de 589 nm.
ExErcicE 5.2
Calculez la longueur d'onde des rayonnements électromagnétiques d'une
station radiophonique émettant sur la bande 96,9 MHz.
5.1.2 éneRgied'unRayonnement
Au début du
xx
e
siècle, on croyait toujours que la matière pouvait émettre des
rayonnements selon une plage continue d'énergie. L'un des premiers scientifi-
ques à mettre en doute ce principe de la mécanique classique fut
Max Planck
.
Dans des expériences au cours desquelles il étudia les rayonnements
émis par
des métaux incandescents (émission thermique des corps noirs), il constata que
la quantité d'énergie n'était maximale que pour une longueur d'onde précise à
une température donnée. Ainsi, il observa que le tungstène produit un maxi-
mum d'énergie à 3000 K avec une longueur d'onde de 1,00
× 10
-6
m, désignée
pour cette raison longueur d'onde préférentielle. Comme on peut le voir à la
figure 5.3, la quantité d'énergie est maximale à une longueur d'onde fixe pour
chacune des courbes de température. Une élévation de la température provo-
que un déplacement de la longueur d'onde préférentielle vers des valeurs plus
courtes et, selon l'interprétation de Planck, vers des énergies plus élevées.
Pour rendre compte de ce phénomène, Planck suggéra que l'émission
thermique résultait de l'oscillation des charges électriques des atomes ; cette
vibration était due à l'énergie transmise par le chauffage. Mais contrairement
à l'idée de l'époque, il postula que l'énergie est libérée instantanément par
quantités fixes, par paquets, qu'il désigna des quanta. Le
quantum
d'éner-
gie, E, est relié à la fréquence,
, par la relation E = h, désignée équation de
Planck, dans laquelle h est la constante de Planck.
h
= 6,626 × 10
-34
J
Hz
-1
(J
s)
Les paquets échangés entre un rayonnement et la matière ne peuvent
correspondre qu'à un multiple entier de h
: 1h, 2h, 3h, etc.
Quantum :
la plus petite
quantité d'énergie qui puisse
être émise ou absorbée sous
forme de rayonnement électro
magnétique.
10
2
10
3
10
6
10
4
10
2
1
12
10
UV
IR
200 nm
400 nm
700 nm 2,5
µm
16 µm
10
14
10
10
m
10
20
10
22
10
18
10
16
10
14
10
12
10
10
10
8
10
6
10
5
Hz
rayons
rayons X
UV
IR
micro-ondes
radar
télé, radio
10
8
visible
Figure 5.2
Régions du spectre électromagnétique.
CONNAISSEZ-VOUS...?
mAx PLAnCk
(18581947)
Physicien allemand. Prix Nobel
de physique en 1918. Il est
considéré comme le créateur
de la théorie quantique.
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