incandescence

incandescence, processus d’émission de rayonnements lumineux par des corps qui ont été préalablement portés à une température suffisamment élevée. Le phénomène d’incandescence diffère des phénomènes de luminescence par sa phase d’excitation purement thermique.

L'incandescence est la transformation de l’énergie thermique en énergie radiative (voir transfert de chaleur par rayonnement). Le phénomène d’incandescence se décompose en deux phases : l’excitation des atomes ou molécules du corps par une source de chaleur, suivie de leur désexcitation par émission de lumière. L’excitation est réalisée par absorption de l’énergie thermique par un électron, qui passe à un niveau d’énergie supérieur. En retournant sur son niveau d’énergie initial, ou sur un niveau intermédiaire libre, l’électron émet un photon. L’énergie du photon est égale à la différence d’énergie entre les niveaux concernés par la transition électronique.

Plus précisément, lorsqu’on élève progressivement la température d’un corps, il émet un rayonnement d’abord dans le domaine infrarouge (ondes de chaleur), puis dans le domaine visible (rayons lumineux) du spectre électromagnétique, en commençant par les longueurs d’onde les moins énergétiques, c’est-à-dire le rouge (d’où l’expression « chauffer au rouge »).

À une température suffisamment élevée, l’émission va s’étendre à l’orange, au jaune, au vert et au bleu ; la superposition de toutes ces radiations de fréquences diverses fournit de la lumière blanche (d’où l’expression « chauffer à blanc »). En continuant de chauffer le corps, on devrait observer des émissions dans l’ultraviolet, puis dans le domaine des rayons X ; cependant dans la plupart des cas, les corps se décomposent avant d’atteindre de telles températures.

La première application de ce phénomène a été la lampe à arc électrique, constituée de deux électrodes de charbon traversées par un courant électrique de forte intensité. Elle a été introduite en 1844 par Léon Foucault qui s’est servi des recherches précédentes du physicien anglais Humphry Davy pour la mettre au point. La lumière obtenue dans l’ampoule est due à la fois à l’arc brillant qui apparaît entre les deux électrodes de charbon, mais aussi à l’incandescence du charbon de l’électrode positive (anode).

La plus célèbre application est la lampe à incandescence de Thomas Edison, présentée en octobre 1879 pour l’éclairage de la ville de New York. Cette lampe a permis d’obtenir une source de lumière ininterrompue pendant près de deux jours. Elle a ouvert l’ère de l’éclairage électrique.

Par ailleurs, le phénomène d’incandescence est mis à profit dans les caméras thermiques, qui sont utilisées en urbanisme pour repérer les conduites de chauffage dans les constructions et sous les voiries. Les conduites, qui émettent intensément dans l’infrarouge proche, se détachent nettement du fond « froid ». Ces mêmes caméras sont utilisées en observation aérienne ou spatiale, pour le repérage des sources chaudes et des zones d’intense activité volcanique, ou plus simplement en cartographie ou météorologie. Parallèlement à ces utilisations civiles, ce type de caméra trouve également des applications militaires, notamment dans les chars Leclerc.