Autour de GK Gustav Kirchhoff 1824 1887 Knigsberg
Autour de GK
Gustav Kirchhoff • (1824 -1887) • Königsberg • Bunsen • Planck • La lumiere • La mecanique des mc
Koenigsberg
Une ville celebre pour • • • K K Les tintinophiles Les CT Le pb des Pd. K (E…. )
Retour a K
Bunsen
Bunsen K Roscoe
Ils avaient la flamme de la passion
La spectroscopie • KB sous l’impulsion de K vont revolutionner la physique experimentale ET theorique • Planck: eleve de K
Mais pas trop vite. Retour en arriere
Lumiere: qu’est ce que c’est • • • D’ou vient la lumiere Rayons Ondes, phenomene vibratoire Comment expliquer les couleurs Lumiere et energie?
Historique de la spectroscopie • Lien 1: Club d’astro de Lyon-Ampere • Lien 2: Presentation de Jean Mahwin
La lumiere se deplace en lignes droites
Newton SEPARE la lumiere • Theories de la refraction • Medieval (grosseteste-oxford) • Et avant : Ibn. Sina –Avicenne, Ibn al-Haytham (Alhazen, 965– 1040)
Non la lumiere ne se deplace PAS en lignes droites! • Elle contourne les obstacles! • Diffraction : un jesuite de Bologne Francesco Grimaldi • Late in the 17 th century, Francesco Grimaldi 1 (1660) and Robert Hooke 2 (1672) noticed colored fringes, or light bands, in the shadows cast by small apertures, or sharp straightedges, illuminated by a light whose source was near at hand. The remarkable variation of light and dark bands, and the surprising intrusion of light inside the geometrical shadow, demanded an explanation beyond 17 th century understanding. Christiaan Huygens 3(1690), in an attempt to bring theory into line with observation, proposed light to have properties of a speedy spherically expanding wave front made by the interference of a multitude of similarly expanding wavelets. 4 • LIEN
Theorie ondulatoire de la lumiere • ‘longueurs d’onde, frequence’ • On ne sait pas vraiment comment representer cette onde- on se base sur le principe d’Huyghens-Fresnel • Kirchhoff va faire une contribution de taille: formules de calcul (integrale de Kirchhoff)
La theorie ‘mathematique’ de la lumiere
PD , optimalite et eq de H-J-B
Theorie scalaire de la diffraction
KF-DT • (optics) A theory of diffraction of light which gives a mathematical formulation of Huygens' principle, based on the wave equation and Green's theorem, and enables quantitative determination of the amplitude and phase at any point to a very close approximation. • LIEN tuant! : • http: //qoptics. byu. edu/Physics 471/Presentations/ kirchhoff. ppt#265, 10, Fresnel-Kirchhoff diffraction formula.
Nota. Bene • On se dirige progressivement vers la comprehension moderne des ondes lumineuses: • Eq de Maxwell (utilisees sous une forme appauvrie –eq de Helmholz- par K!) • lumiere et electricite sont intimement associees • Mais la theorie est scalaire –plus tard on comprend-avec Maxwell l’aspect TRANSVERSAL des vibrations –magnifiquement illustre par les experiences de Herz dans le domaine des ondes radio
‘le’ spectre des ondes EM
Ca a pris du temps: la premiere cle: lumiere et energie • Un clarinettiste hannovrien –george. IIdecouvre de la LUMIERE INVISIBLE en sondant l’image PHYSIQUEMENT (comment? )
La lumiere a une action MATERIELLE • • Et de l’autre cote Johann Ritter et les UV Applications en medecine Lien litteraire The Form and Function of Scientific Discoveries • „Die historische Entwicklung der Elektrochemie“
• Ainsi donc lumiere, chaleur et matiere (transformations chimiques) sont intimement connectees. Mais comment? • C’est la qu’interviennent K et B!
On peut chauffer un corps a distance sans le toucher • Les rayons du soleil • Un four • 3 manieres de transmettre la chaleur: enumerez les • La lumiere contient de l’energie. Combien?
KB • Newton avait affranchi le spectre de la matiere (on croyait que la couleur venait d’une transformation de la lumiere blanche par la matiere mais l’EN analysait pour une matiere unique et synthetisait TOUTES les couleurs! N a tue la theorie ‘pigmentaire’ de la lumiere • KB vont replonger la lumiere dans ses interactions physiques avec la matiere!
Ce que savait K (et peut-etre B mais surtout K)
1. Des fissures dans la lumiere terrestre • Melvill • John Herschel
2. Des fissures dans la lumiere celeste!
D’abord 7
Puis 576! L’oeil ne suffit plus! Naissance de l’Idee du spectroscope!
A quoi pense K? • Donc en etalant la lumiere on voit qu’elle peut, dans certaines circonstances, presenter des lacunes • Quelles sont ces circonstances? • Quel rapport y-a-il entre les fissures et les raies de lumieres des spectres de flammes?
Et B la dedans? • • Le bec Bunsen: flamme incolore Regler la virole Identifier des elements chimiques? Bio Gottingen, Paris, Vienne, Islande, Heidelberg Pile(Leclanche) Liebig, antidote a l’arsenic Rencontre K : travaux sur la spectroscopie
Une experience cruciale 1859
Decouverte des lois de transfert de chaleur par radiation • L’arme utilisee est celle de la thermodynamique: energie/’entropie’ IMP • Ou va l’energie incidente 1=r+a+z • Corps blanc, noir, gris, coloré • Tout corps chaud emet de la lumiere visible ou non – a toute lo • Le CN est celui qui emet le plus possibleet absorbe le plus possible de lumiere a T donne
• L’emissivite e = Emission/Emission. CN • Deux corps en regard quelles que soient leurs substances, emettent de la lumiere l’un vers l’autre et aussi, simultanement, absorbent la lumiere venant de l’autre corps • Pour que les corps ne s’echauffent pas spontanement, UNE FOIS l; equilibre atteint il faut que le pouvoir absorbant a = e • A=e=1 pour le cas du CN • LIEN • Le corps noir devient un corps de reference universel
• • a=0 (z=1) transparence: gaz H 2 O 2 N 2 Donc n’emettent peu de lumiere a pas nul z pas 1 H 20 CO 2 les molecules! Elles absorbent et donc emettent de la lumiere DANS certaines bandes de frequences • Solides, liquides et substances denses: en general bon absorbeurs et emetteurs de rayonnement thermique
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