Le rayonnement thermique

La température d'un objet mesure en fait le degré d'agitation des molécules qui le composent. Plus un objet est chaud, plus ses molécules sont agitées de mouvement rapides et désordonnés, c'est ce qu'on appelle l'agitation thermique. On dit qu'un objet est à une température du zéro absolu lorsque ses particules ne bougent plus du tout.

Or la matière est constituée pour beaucoup de particules chargées (protons, électrons dans les atomes). Donc quand elles s'agitent, elles créent des pertubations du champ électro-magnétique, c'est à dire qu'elles émettent de la lumière. Donc tout objet dont la température n'est pas le zéro absolu émet de la lumière en permanence.

La lumière émise par un objet est caractérisée par sa couleur (sa fréquence) et son intensité. Ces deux caractéristiques sont liées à la température de l'objet. Plus il est chaud, plus ses molécules bougent vite et beaucoup, donc

• plus la fréquence de la lumière est grande, c'est à dire que sa couleur va tendre du côté du bleu.
• plus il émet de lumière.

Un objet à température ambiante (mettons 20°C), dont les molécules ne sont pas très très agitées, émet à une fréquence assez basse : ce sont des infra-rouges, que nous ne pouvons pas voir. Mais il existe des caméras qui voient les infra-rouges, et qui les transforment en images sur un écran : on voit alors en brillant les zones les plus chaudes, comme le corps de quelqu'un. C'est comme ça qu'on peut voir dans le noir, puisque même dans l'obscurité complète les objets, même s'ils sont noirs, émettent des infra-rouges.

Mais pour des objets très chauds (on dit incandescents), la lumière émise devient visible. Prenons quelques exemples :

• Le filament d'une ampoule émet de la lumière parce qu'il est chauffé par le passage du courant électrique. C'est ce qu'on appelle une lampe à incandescence, et elle émet une lumière assez blanche.
• La surface de la lave en fusion est moins chaude que le filament de l'ampoule. Elle aussi brille, car elle est très chaude, mais elle n'émet que du rouge.
• Les étoiles ont des couleurs différentes, du rouge au bleu, parce qu'elles ont des températures différentes. Les plus chaudes sont bleues ou blanches, alors que les plus "froides" sont rouges. On peut ainsi connaître la température d'un objet très chaud rien qu'en regardant la lumière qu'il émet.
• Cette propriété sert aussi pour le chauffage : les panneaux rayonnants sont des panneaux qui émettent des infra-rouges. On ne les voit pas, mais on les sent bien : lorsque les infra-rouges arrivent jusqu'à vous, ils vous communiquent leur énergie, et ils vous réchauffent. Un radiateur classique réchauffe l'air. Les panneaux rayonnants sont plus efficaces pour vous réchauffer vous, parce que même si vous êtes un peu loin, ils vous envoient des infra-rouges, sans trop réchauffer l'air. Quand vous mettez vos mains près du feu, c'est aussi parce que vous sentez que les infra-rouges vous réchauffent. Ca n'est pas l'air chaud qui arrive jusqu'à vous. L'air chaud, il y en a au dessus du feu surtout. Si vous sentez de la chaleur, ce sont les infra-rouges !