herschel

L'expérience historique de Herschel :

mise en évidence

du rayonnement infrarouge

dans le spectre solaire

 


Cette expérience, datée de 1800, demande peu de matériel, et offre beaucoup de perspectives en matière de démarche scientifique avec les élèves.

Le principe : on réalise le spectre de la lumière solaire. On place des thermomètres identiques, dans différentes zones du spectre (chacun étant éclairé par une couleur différente). L'un des thermomètres est situé juste au-delà du rouge, donc non éclairé par la lumière visible.

L'observation : les thermomètres affichent des températures différentes (croissantes du bleu au rouge). Le thermomètre placé au-delà du rouge affiche la température la plus élevée.

 

Le matériel nécessaire :

  • une boîte en carton (type boîte de papier d'imprimante)
  • un prisme de bonne qualité
  • 3 ou 4 thermomètres à liquide identiques
  • des ciseaux
  • un feutre noir
  • du ruban adhésif
  • une cale pour incliner la boîte (ou encore mieux : un support élévateur de chimie)
  • du soleil...

 

Découper une encoche sur le bord haut de la boîte en carton, un peu moins large que le prisme, pour qu'il puisse y être coincé.

A l'aide d'un feutre, noircir soigneusement le bout des thermomètres contenant le réservoir de liquide. Cette précaution est indispensable pour obtenir des résultats satisfaisants.

Orienter la boîte en direction du soleil, en réglant l'inclinaison du prisme et de la boîte, de façon à voir apparaître le spectre au fond de la boîte. L'ensemble doit ensuite rester dans la même position.

Placer les thermomètres parallèlement, au fond de la boîte, de manière à ce que chaque réservoir de liquide soit éclairé par une couleur différentes du spectre : par exemple, un pour le bleu, un pour le jaune, et un au-delà du rouge. Il peut être intéressant, pour l'application de la démarche scientifique, de placer un thermomètre supplémentaire non éclairé, au fond de la boîte, et servant de témoin.

Comme la boîte est inclinée, il sera certainement nécessaire de fixer les thermomètres avec du ruban adhésif, et de percer un côté du carton pour les faire dépasser, s'ils sont trop longs.

Au bout de quelques minutes, les thermomètres affichent des températures croissantes du bleu vers l'infrarouge.

Quelques photos de l'expérience :

le spectre au fond de la boîte, avec les thermomètres :

 

 

Les températures affichées, après quelques minutes au soleil : 

 

 

Pour une étude plus approfondie de l'utilisation de l'expérience de Herschel avec des élèves, avec le contexte historique, un prolongement avec le télescope Herschel mis en service récemment, et pour des précisions sur la démarche expérimentale, on pourra consulter le dossier suivant (en anglais), sur le site de "science net links", un projet éducatif basé aux Etats-Unis.

On trouvera notamment, réparti sur plusieurs pages web du site, un excellent dossier pdf de 26 pages.

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