Quel type de rayonnement est émis par un corps noir lorsqu'il est chauffé à haute température ?

Un corps noir chauffé émet un rayonnement électromagnétique appelé rayonnement thermique. Son spectre ne se limite pas à une seule couleur ou à une seule catégorie d’ondes : il comprend une répartition continue de longueurs d’onde, dont la forme dépend principalement de la température du corps. Aux températures courantes, l’émission est surtout située dans l’infrarouge, invisible à l’œil humain. Lorsque la température devient suffisamment élevée, une partie de plus en plus importante du rayonnement atteint le domaine visible.

Une émission principalement infrarouge

Tout objet dont la température est supérieure au zéro absolu émet un rayonnement thermique. Dans le cas idéal du corps noir, cette émission dépend de la température et non de la nature chimique du matériau. À température modérée, le maximum du spectre se trouve dans l’infrarouge : l’objet émet alors de l’énergie, mais ne paraît pas lumineux à l’œil nu. Les caméras thermiques exploitent précisément cette propriété pour détecter le rayonnement infrarouge et en déduire la température d’une surface, dans certaines conditions.

Le déplacement vers les courtes longueurs d’onde

Quand la température augmente, le maximum d’émission se déplace vers des longueurs d’onde plus courtes. Ce comportement est décrit par la loi de déplacement de Wien. L’émission reste répartie sur un ensemble de longueurs d’onde, mais la part d’énergie située dans le proche infrarouge puis dans le visible devient progressivement plus importante. C’est pourquoi un métal fortement chauffé commence par produire une faible lueur rouge, avant de devenir plus lumineux lorsque sa température augmente. Cette couleur apparente ne signifie pas que le corps n’émet que de la lumière rouge : il émet simultanément des rayonnements infrarouges et d’autres longueurs d’onde moins perceptibles.

Du visible aux autres domaines

À très haute température, le rayonnement thermique peut contenir une proportion notable de lumière visible et, lorsque la température continue d’augmenter, s’étendre davantage vers les courtes longueurs d’onde, notamment l’ultraviolet. Le Soleil est souvent modélisé approximativement comme un corps noir : sa surface, portée à plusieurs milliers de degrés, émet une grande partie de son énergie dans le domaine visible, tout en produisant aussi de l’infrarouge et de l’ultraviolet. Dans le cas d’un objet réel, le spectre peut toutefois être modifié par la composition du matériau, son état de surface ou la présence de raies d’émission et d’absorption. La réponse générale reste néanmoins la suivante : un corps noir chauffé émet un rayonnement thermique, principalement infrarouge aux températures relativement basses, puis de plus en plus visible lorsque sa température devient très élevée.