Corps noir
Tout corps chauffé émet un rayonnement. Cependant, la physique classique ne parvenait pas d'expliquer le spectre d'émission observé pour un modèle théorique nommé « corps noir ».
Un corps noir est un objet idéal en équilibre thermodynamique avec son environnement qui se comporte comme un « absorbeur de radiations » parfait (toutes les radiations incidentes sont absorbées et il n'y a ni réflexion, ni transmission, ce qui explique pourquoi un tel corps nous apparaîtrait noir). Pour demeurer en équilibre thermodynamique, le corps noir ainsi chauffé émet un rayonnement électromagnétique dans toutes les longueurs d'ondes. L'énergie rayonnée par unité de temps et de surface (nommée luminance ou puissance par unité de surface), couvre l'ensemble des longueurs d'ondes et dépend uniquement de la température de surface du corps, comme l'illustrent les courbes de l'animation.
C'est Max Planck qui énonce en 1900 sa fameuse équation qui décrit la loi qui porte maintenant son nom : loi de Planck
Ses travaux valident les théories naissantes de la mécanique quantique puisque pour expliquer le comportement macroscopique d'un corps noir, il considère que les atomes du corps noir interagissent avec le rayonnement électromagnétique de façon discrète (non continue). L'énergie lumineuse est absorbée (et émise) sous forme de paquets d'énergie (les quanta). La luminance d'apparence continue est en fait le résultat statistique de la somme des effets quantiques individuels.
La loi de Planck a de très nombreuses conséquences, dont le fait que l'allure de la courbe ne dépend que de la température du corps chauffé et non de la matière qui le constitue. Ainsi, le Soleil rayonne de la même façon qu'un morceau de métal chauffé à la même température (5 800 K).
Citons également la loi de Wien qui affirme que la longueur d'onde maximale λMax est inversement proportionnelle à la température :
λMax ∝ 1/T
La loi de Boltzmann qui affirme que la puissance totale rayonnée (par unité de surface) est proportionnelle à T4
M = σ.T4
