1. Électricité et magnétisme:
* flux de courant: Les ampoules nécessitent un courant électrique pour fonctionner. Le flux d'électrons à travers le filament (ou les LED dans les ampoules modernes) génère de la chaleur et de la lumière.
* Résistance: Le filament dans une ampoule à incandescence a une résistance élevée, ce qui signifie qu'elle s'oppose à l'écoulement du courant. Cette résistance fait chauffer le filament et émettre de la lumière.
* tension: La quantité de potentiel électrique (tension) appliquée à l'ampoule détermine la luminosité. Une tension plus élevée conduit à plus de courant et donc plus de chaleur et de lumière.
2. Chaleur et lumière:
* Radiation du corps noir: Le filament dans une ampoule à incandescence agit comme un radiateur de corps noir. Lorsqu'il est chauffé, il émet un spectre de lumière continu, la longueur d'onde de pointe dépend de la température.
* rayonnement infrarouge: Une partie importante de l'énergie à partir d'une ampoule à incandescence est libérée sous forme de chaleur (rayonnement infrarouge). C'est pourquoi les ampoules à incandescence ne sont pas très économes en énergie.
* Efficacité lumineuse: Différents types d'ampoules ont une efficacité variable dans la conversion de l'énergie électrique en lumière visible. Les LED sont beaucoup plus efficaces que les ampoules à incandescence.
3. Optique:
* Réfraction: Certaines ampoules (comme les ampoules halogènes) utilisent une enveloppe en verre qui réfracte la lumière pour la diriger dans une direction spécifique.
* Réflexion: La forme de l'ampoule peut influencer la façon dont la lumière se reflète et distribue.
4. Mécanique quantique:
* Photons: La lumière émise par une ampoule est en fait constituée de minuscules paquets d'énergie appelés photons. L'énergie de chaque photon détermine la couleur de la lumière.
5. Thermodynamique:
* Transfert de chaleur: Le filament se réchauffe en raison de l'écoulement du courant électrique. Cette chaleur est ensuite transférée dans l'environnement environnant par conduction, convection et rayonnement.
En résumé, les ampoules fournissent un exemple tangible de divers principes de physique en action, notamment l'électricité, le magnétisme, la chaleur, la lumière, l'optique, la mécanique quantique et la thermodynamique. Ils sont un excellent outil pour apprendre et démontrer ces concepts fondamentaux.
