Le rayonnement

Le rayonnement solaire est une source d'énergie

Objectifs

Les expériences présentées ci-après ont pour objectif de montrer que :
 
- la lumière véhicule de l'énergie, mise en évidence par l'échauffement d'un témoin exposé à un faisceau lumineux
- l'échauffement de la surface exposée à la lumière dépend de l'incidence du faisceau.

Matériel nécessaire

Source de lumière délivrant un faisceau lumineux à bords parallèles, deux supports, thermomètres à liquide, thermomètre numérique, cartoline de différentes couleurs.

 

Expérience n° 1 : influence de la couleur de la surface réceptrice

Deux thermomètres sont disposés à égale distance d'un projecteur, dans le faiseau lumineux émis par celui-ci. On constate une élévation de température, pour l'un et l'autre des thermomètres, plus rapide pour le thermomètre dont le réservoir est noirci.

© Corboz

Expérience n° 2 : influence de l'angle d'incidence

La manipulation a pour objectif de montrer les effets de l'incidence du faisceau lumineux sur l'échauffement de la surface témoin.

Dispositif expérimental
Dispositif expérimental Dispositif expérimental
Dispositif expérimental
Dispositif expérimental Dispositif expérimental

La sonde de température est insérée dans la surface témoin et celle-ci peut pivoter autour d'un axe, ainsi que l'indique le schéma ci-dessous.

© Corboz

Pour chaque position de la surface témoin, il est nécessaire de l'exposer au rayonnement lumineux pendant une certaine durée et d'attendre la température d'équilibre. D'un point de vue pratique, il est souhaitable de disposer d'un jeu de témoins identiques et aussi de témoins de couleurs différentes.

Si l'on ne dispose pas de thermomètre numérique, il est possible de réaliser le montage ci-dessous :

© Corboz

Activité annexe :

Associer aux trois schémas ci-dessous, qui représentent la direction d'un faisceau de lumière solaire incident parvenant au sol aux latitudes moyennes, les noms des solstices et des équinoxes. Remarquer les dimensions de la zone éclairée dans ces trois cas (le diamètre du faisceau étant identique pour chacune des situations étudiées).

© Corboz