Propriétés de rayonnement de différents corps

Jusqu'à présent, on a abordé essentiellement l'absorption en ce qui concerne le rayonnement. Cependant, il ne s'agit là que d'un aspect de l'analyse du rayonnement.

Nous ne voyons que le rayonnement optique qui tombe dans nos yeux. Les yeux reçoivent le rayonnement et l'absorbent. Le rayonnement reçu doit donc soit produit à la surface du corps vu (émission), soit être diffusé par celui-ci (réflexion).

Loi du rayonnement de Kirchhoff

Lorsque des corps sont en équilibre thermodynamique les uns avec les autres, ils ont la même température.

Lorsque l’on fait le bilan des flux thermiques, l'énergie dissipée doit correspondre à l'énergie absorbée, sinon un changement de température serait détectable. Pour l'équilibre de rayonnement, cela signifie :

Émission = Absorption

L'image montre deux plaques en face l'une de l'autre. Celles-ci ont la même température. Les côtés opposés sont isolés de manière à ce qu'il n'y ait pas de flux thermique. Si l'on met ces plaques l’une en face de l’autre avec une très grande surface et une moindre distance de l'une à l'autre, il n'y aura qu'un seul échange de rayonnement entre ces deux plaques.

La plaque (A) rayonne au maximum, epsilon = 1. La plaque (B) a un epsilon de 0,6. Comme l'absorption correspond à l'émission, la plaque (B) absorbe 60% du rayonnement entrant. Les 40 % restants sont réfléchis.

Pour qu'on est un équilibre, le rayonnement dissipé doit être égal au rayonnement absorbé.

La plaque (B) émet également un rayonnement en fonction de sa température.
Tout comme la plaque (A). Elle reçoit les 60% du rayonnement émis par la plaque (B) plus les 40% réfléchis par la plaque (B).

==> Les deux plaques sont en équilibre thermique puisque la quantité de rayonnement dissipée correspond à la quantité de rayonnement absorbée.

Absorption / Réflexion / Transmission:

L'exemple précédent montre qu'il existe d'autres propriétés que l'émission et l'absorption égales du rayonnement. Le rayonnement peut être absorbé, émis et réfléchi. Mais il existe aussi la propriété qui consiste à laisser passer le rayonnement. C'est évident pour les gaz et les vitres, mais là aussi les propriétés dépendent de la longueur d'onde.

Le rayonnement total agissant sur un corps est soit absorbé (a), soit réfléchi (r) soit transmis (d) :
a + r + d = 1

Pour faciliter la compréhension, la transmission et la réflexion ont été ajoutées dans l’image de gauche sur le comportement d'émission d’une vitre.