Travail pratique de première sur la loi de Wien

Objectifs du TP

En classe de première ST2S au lycée technologique, vous devez savoir :

  • Exploiter la représentation graphique de la loi de Wien afin de montrer que le corps humain est émetteur de rayonnements infrarouges : GO

En classe de première enseignement scientifique au lycée général, vous devez savoir :

  • À partir d’une représentation graphique du spectre d’émission du corps noir à une température donnée, déterminer la longueur d’onde d’émission maximale : GO
  • Appliquer la loi de Wien pour déterminer la température de surface d’une étoile à partir de la longueur d’onde d’émission maximale : GO

Définition

Wilhelm Wien montra empiriquement que la longueur d’onde d’intensité maximale (λim en mètre) relevé sur un spectre d’émission évolue vers les faibles longueurs d’onde lorsque la température (T en Kelvin ) du corps augmente. Il traduit cela par la formule :

λim × T = 2,898 × 103
Cette formule nous indique que si la température du corps augmente alors la longueur d’onde d’intensité maximale diminue et vise vers ça.
A l’aide de la simulation d’expérience “Loi de Wien et spectre” ci-desous, réalisez le travail décrit sous l’animation.
Loi de Wien et spectre
Cette animation vous permettra de varier la température d’un objet et visualiser l’évolution du spectre de rayonnement associé. En effectuant des mesures sur le spectre, vous pourrez mettre en évidence la loi de Wien.

Exploitation d'un graphique de la loi de Wien

Travail : 

  1. Sur l’animation ci-dessus, régler la jauge à droite sur Terre : déterminer sa température en Kelvin puis mesurer sa longueur d’onde d’intensité maximale : λim
  2. Consignez votre résultat dans une colonne du tableau comme ci-dessous (remarque : λim = λmax)
  3. Effectuer la même démarche pour l’ampoule, le soleil et l’étoile SiriusA.
  4. Tracer le graphique T = f(λim) : Température en fonction de la longueur d’onde d’intensité maximale.
  5. Commenter votre graphique : lien entre les 2 grandeurs.

Application de la formule de la loi de Wien

Travail :

Vous consignerez vos résultats dans un tableau : n’oubliez pas de donner la grandeur et l’unité.

  • Pour l’ampoule, relevez sur l’animation ci-dessus, sa température en Kelvin et sa longueur d’onde d’intensité maximale en mètre.
  • Effectuer la même démarche pour le soleil et l’étoile SiriusA.
  • Vérifier que la loi de Wien décrite ci-dessus est correcte aux incertitudes de mesure près.

Laisser un commentaire