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Le corps noir solaire:

Matériel nécessaire:

  Le second spectroscope construit ici

  Un miroir plan (facultatif)

  Une LDR (ou photorésistance)

  Un ohmmètre disposant au moins du calibre 20 MW

   Le Soleil émet toute une gamme continue de longueurs d'onde, on appelle cela un fond continu. En fait, il manque certaines couleurs, ce qui se manifeste par des raies sombres sur le fond lumineux du spectre solaire. Ce qui nous intéresse ici, c'est le fond continu, dont nous allons étudié l'intensité reçue en fonction de la couleur.

    Pour cela, le spectroscope servira à sélectionner les intervalles de longueur d'onde, et le détecteur sera la LDR. Ce dipôle a la propriété d'avoir une résistance d'autant plus grande que l'intensité de la lumière qui l'arrose est forte, cette résistance sera mesurée à l'ohmmètre.

    Le Soleil émet-il de façon égalitaire chacune des couleurs, c'est ce que nous allons voir...

1/ Étalonnage du spectroscope:

    Il est possible, si l'on a confiance en la construction de son instrument, de le graduer directement grâce à la formule:

ou bien
  q est l'angle de déviation de la lunette réceptrice du spectroscope, k est l'ordre du spectre (1 par exemple),  a est le pas du réseau (1,96 millièmes de millimètre pour un réseau de 510 traits/mm) et l la longueur d'onde observée

    Sinon, identifier certaines raies du Soleil, ou, plus simplement, par l'observation du spectre du mercure que donne un tube fluorescent (ou une "lampe à économie d'énergie")

avec les correspondances de raies en absorption.

Spectre du mercure

2/ Mesures:

    La LDR sera placée contre l'oculaire, abritée par un capuchon opaque (du style des boites de pellicule photo noir et blanc), et reliée à l'ohmmètre.

    La suite est simple, après avoir fait pénétrer la lumière solaire dans le spectroscope (par exemple par l'intermédiaire d'un miroir, ce qui peut conserver le montage à l'ombre), mesurer la résistance de la LDR pour chaque petit intervalle de longueur d'onde. Souvenez-vous que la résistance est faible pour de forts éclairements.

3/ Les résultats:

    Après inversion de l'axe vertical, on obtient une courbe de ce style:

Spectre de corps noir

    L'échelle verticale est arbitraire, et dépend de la courbe de réponse de la LDR pour chaque couleur, elle est assez proche de celle de l'oeil. Ce graphique donne une idée de ce que l'on appelle un spectre de corps noir. La forme de cette courbe ne dépend que de la température de l'objet émetteur. La position en longueur d'onde du maximum (ici, environ 530 nm) donne la température du Soleil par la loi de Wien:

lmax.T = 2,9.10-3 m.K, ou bien, T = 0,0029/530.10-9 = 5500K (la valeur admise actuellement est de 5800K ou environ 5500°C)