Loi de Wien

Comparaison de différentes lois de rayonnement (Rayleigh-Jeans, Wien et Planck). Les lois de Planck et de Rayleigh-Jeans s'accordent bien aux plus basses fréquences. Les lois de Planck et de Wien s'accordent bien aux plus hautes fréquences.

La loi du rayonnement de Wien caractérise la dépendance du rayonnement du corps noir à la longueur d'onde. Il s'agit d'une formule empirique proposée par Wilhelm Wien, qui rend compte de la loi du déplacement de Wien.

Description

Dans sa forme donnée par Wien en 1896, elle s'écrit :

$\phi_\lambda = \frac{ C } {\lambda^5} \frac{1}{e^{\left(\frac{c}{\lambda T}\right)}}\ .$

avec

• $\,\phi_\lambda$ : exitance énergétique monochromatique
• λ : longueur d'onde
• C ≈ 3,742×10^-16 m⁴⋅kg⋅s^-3 (constante de rayonnement)
• c ≈ 0,01439 m⋅K (constante de rayonnement)
• T : température en kelvins

Cette loi décrit effectivement la présence d'un maximum de rayonnement, mais, contrairement à la Loi de Rayleigh-Jeans, elle fournit des valeurs fausses pour les grandes longueurs d'onde. En outre, elle implique que l'intensité de rayonnement soit limitée avec l'augmentation de la température, ce que contredit également l'expérience.

Max Planck remédia à cela en 1900, en proposant la formule suivante :

$\phi_\lambda = \frac{ C } {\lambda^5} \frac{1}{e^{\left(\frac{c}{\lambda T}\right)}-1}\ .$

avec

• $C = 2\cdot\pi\cdot h\cdot c_0^2$ (constante de rayonnement)
• $c = \frac{h\cdot c_0}{k_{\rm B}}$ (constante de rayonnement)

Planck remplaça les constantes empiriques C et c par des constantes naturelles : la constante de Boltzmann, la vitesse de la lumière dans le vide et une nouvelle constante h nommée constante de Planck. Il développa ensuite en quelques semaines la loi du rayonnement de Planck, qui marque le début de la mécanique quantique.

Notes et références

• (de) Cet article est partiellement ou en totalité issu de l’article de Wikipédia en allemand intitulé « Wiensches Strahlungsgesetz » (voir la liste des auteurs)

Voir aussi

Articles connexes

• Loi du déplacement de Wien
• Loi de Planck
• Loi de Rayleigh-Jeans

Liens externes

• (de) Max Planck, « On an Improvement of Wien’s Equation for the Spectrum » in Verhandlungen der Deutschen physikalischen Gesellschaft, 2, 1900, n^o 13, p. 202 - 204.