L’an dernier, Ariane 5 a mis sur orbite un nouveau téléscope spatial dont la mission principale sera d’observer les étoiles et les galaxies dans le domaine du rayonnement infrarouge. Ce téléscope a été nommé d’après l’astronome allemand William Herschel à qui l’on doit justement la découverte des infrarouges en 1800.
D’ailleurs, vous, vous sauriez prouver que les infrarouges existent ? L’expérience qui a permis à Herschel de découvrir ce rayonnement invisible est très jolie, très simple, et chacun peut essayer de la reproduire dans son jardin.
Pour réaliser cette expérience, Herschel a créé un arc-en-ciel et a placé des thermomètres dans les différentes zones de couleur : il a alors constaté que la température augmentait légèrement dans la lumière violette, un peu plus dans le vert, et de plus en plus au fur et à mesure qu’il allait vers le rouge.
Et en plaçant son thermomètre au delà du rouge — oh surprise — il découvrit que la température y était encore plus élevée ! Cette découverte montrait qu’il existait un rayonnement capable de réchauffer le thermomètre, même au delà du rouge (voir ci-contre).
On comprend bien le résultat de cette expérience quand on regarde la distribution de l’énergie émise par le soleil dans les différentes longueurs d’ondes, c’est à dire celle d’un corps noir à environ 5800 K.
Bien que le maximum d’énergie émise soit pour une longueur d’onde visible proche du vert, une part significative de cette énergie est émise dans l’infrarouge ! Et c’est cette énergie qu’Herschel a su mettre en évidence, dans cette manip que je trouve personnellement très jolie !
D’ailleurs si vous voulez la refaire, vous n’aurez besoin que d’une boite, d’un prisme, de quelques thermomètres et bien sûr d’un beau soleil !
Crédits
- Les photos de l’expérience sont tirées de cette page de l’IPAC à Caltech (Crédits NASA/JPL-Caltech)
- Spectre solaire : Wikimedia Commons
5 Comments
Pingback: Le bottom 5 de 2010 « Science étonnante
Pingback: La chimie de l’été indien | Science étonnante
D’après la distribution d’énergie du corps noir présentée va en contradiction avec la constatation que le température du thermomètre augmente de + en + en allant vers le rouge, non ? Une explication ?
Pas sûr que la réponse vous sera utile après 12 ans mais elle servira peut-être à un autre visiteur ^^.
Le problème c’est que la distribution représente ici la puissance surfacique par unité de longueur d’onde (par exemple la puissance émise par les rayonnements ayant une longueur d’onde comprise entre 500 et 501 nm). Or en fonction du dispositif servant à réaliser la dispersion des rayons on n’obtient pas forcément une équivalence du type « un écart de 1 nm de longueur d’onde → un écart angulaire de X° lors de la séparation avec X constant peu importe la longueur d’onde ». Ainsi si ça se trouve la dispersion est moins forte au niveau des infra-rouges que pour le visible, ceux ci sont donc plus « groupés » et il y a une plus grande plage de longueurs d’onde qui atterrirait sur le thermomètre placé à leur niveau.
Tout ça pour dire que ces histoires de spectres et de « maximum » sont trompeuses, par exemple le spectre en fréquence du Soleil ne présente pas son maximum pour des rayons verts-jaunes, contrairement à celui en longueur d’onde, car un écart d’une unité de longueur d’onde ne donne pas toujours le même décalage en fréquence (les petites longueurs d’onde vont donner des plus grandes variations en fréquence).
Mais là ça dépend du dispositif utilisé pour faire la séparation (comment varie l’indice optique avec la longueur d’onde + la géométrie du problème).
En quelle matière est fait ce prisme?