Vidéo question :: Identifier la relation entre la pression et l’intensité du rayonnement sur un graphique Physique

Transcription de la vidéo

Laquelle des courbes du graphique montre comment la pression exercée par le rayonnement réfléchi par une surface varie avec l’intensité du rayonnement ?

Sur l’axe horizontal de notre graphique, nous voyons l’intensité du rayonnement incident. Et sur l’axe vertical, nous voyons la pression créée par ce rayonnement sur une surface. La pression de rayonnement est phénomène physique. Et pour mieux comprendre ce phénomène on peut penser au rayonnement en termes de particules, de photons. Lorsqu’un photon avec une certaine quantité de mouvement arrive sur une surface réfléchissante, il est bien entendu réfléchi. Par conséquent la variation de la quantité de mouvement subi par le photon crée une force et donc une pression sur la surface. Cette pression est appelée pression de rayonnement. Et sur notre graphique, nous voyons un certain nombre de courbes qui prétendent montrer la relation entre la pression et l’intensité du rayonnement.

Pour donner une idée de l’intensité du rayonnement, si nous augmentions le nombre de photons par unité de temps qui atteignent notre surface, alors cela se traduit par une augmentation de l’intensité du rayonnement. Il y a une relation mathématique entre la pression de rayonnement et l’intensité dont nous pouvons nous rappeler.

Avant de le faire, voyons si nous pouvons réduire notre liste d’options de réponse. En pensant à l’intensité du rayonnement entrant, si cette intensité chute à zéro de sorte qu’il n’y ait pas de rayonnement incident, alors sans photons incidents sur notre surface, nous savons qu’aucune force, et donc aucune pression, ne pourrait être créée sur cette surface. Cela nous indique que la courbe correspondante, elle doit passer par l’origine ; lorsque l’intensité est nulle, la pression doit également être nulle. Nous voyons alors que nous pouvons éliminer la courbe violette ici ainsi que la courbe noire ici. Ces deux courbes supportent l’idée d’une pression non nulle pour une intensité nulle. L’élimination de ces options nous laisse avec la courbe bleue ici, la courbe orange ici, puis la courbe verte ici. Ces trois courbes passent par l’origine.

Pour voir laquelle de ces trois courbes est correcte, nous pouvons rappeler la relation entre la pression de rayonnement et l’intensité pour une surface totalement réfléchissante. Cette relation dit que la pression de rayonnement 𝑃 est égale à deux fois l’intensité de rayonnement 𝐼 divisée par la vitesse de la lumière dans le vide 𝑐. Notez que deux et 𝑐 sont des valeurs constantes. Et nous pouvons donc dire que la pression de rayonnement est directement proportionnelle à l’intensité du rayonnement. Cela signifie, par exemple, que si nous doublons l’intensité du rayonnement, nous doublerons la pression créée par ce rayonnement. Ou si nous devions tripler l’intensité, nous triplerions la pression, et ainsi de suite.

Graphiquement, si nous doublons notre intensité de rayonnement, disons en prenant cette intensité d’une valeur initiale ici à une valeur finale ici, alors notre équation nous dit que nous devons également doubler la pression de rayonnement. Il n’y a qu’une de nos options restantes qui, lorsque nous doublons l’intensité du rayonnement, entraîne un doublement de la pression de rayonnement. C’est, nous le voyons, la courbe orange, la droite.

Pour notre réponse, nous disons que c’est la courbe orange qui montre comment la pression exercée par le rayonnement réfléchi par une surface varie avec l’intensité de ce rayonnement.