Catastrophe ultraviolette

La catastrophe ultraviolette est l'erreur mise en évidence pour les courtes longueurs d'onde (correspondant à T > 5000K) dans la loi de Rayleigh du modèle classique (courbe en noir), donnant l'énergie émise par un corps noir idéal (la courbe correcte est celle en bleue prédite par la loi de Planck).

La catastrophe ultraviolette est l'expression utilisée par le physicien autrichien Paul Ehrenfest pour qualifier les résultats des premières expériences qui étaient en contradiction avec la physique classique. Réalisées entre 1880 et 1900, ces expériences concernaient le rayonnement thermique émis par un corps chauffé [1].

Ces observations sont à l'origine de la physique quantique.

Histoire

À la fin du XIXe siècle, la quasi-totalité des phénomènes physiques étaient expliqués par deux théories : l' électromagnétisme de Maxwell et la gravitation de Newton [2]. Dans les années 1880, des physiciens observent le rayonnement d'un corps en fonction de sa température, comme pour le fer qui devient rouge autour de 600 °C puis blanc autour de 2 000 °C [3].

Les travaux de Friedrich Paschen et Wilhelm Wien aboutissent en 1896 à la loi de Wien qui énonce que la longueur d'onde de la lumière la plus puissante émise par un corps noir est inversement proportionnelle à sa température. En 1900, Lord Rayleigh montre que la puissance rayonnée est proportionnelle à la température absolue et inversement proportionnelle au carré de la longueur d'onde. Malheureusement cette dernière formule ne marche pas dans le domaine ultraviolet, ce qui amènera Paul Ehrenfest à créer le terme de catastrophe ultraviolette [4].

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