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Dérivée de fonction

Posté par
iFeaRz72
15-01-18 à 13:45

Bonjour,

J'aimerai comprendre pourquoi il faut dériver \frac{d_{P_{y}}}{d_{\lambda}} pour trouver \lambda_{m} ? Pourquoi n'intégrons pas ?

Voici la question :

1) Le spectre de rayonnement d'une étoile de température de surface T, assimilé à une émission thermique, est donné par la loi de Planck qui donne la puissance rayonnée par unité de surface de l'étoile dPu entre les longueurs d'onde \lambda et \lambda + d\lambda

dP_{u} = \frac{2\pi hc^{2}}{\lambda^5}\frac{1}{exp(\frac{hc}{\lambda k_{b} T)} - 1 } d\lambda

h est la constante de Planck et kb la constante de Boltzmann. On appelle \lambda_{m} la valeur de \lambda pour laquelle la fonction dPu/dλ présente un maximum.

Donner une expression approchée de la relation liant λm, T, h, c et kb. On pourra supposer que, on voisinage de ce maximum, exp(\frac{hc}{\lambda k_{b} T}) >> 1, avant de vérifier la validité de cette approximation.

Voilà c'est un petit détail mais j'aimerai quand même savoir,



Car le prof avait rédigé :

\frac{dP_{u}}{d_{\lambda}} est maximum ici

f(\lambda ) = \lambda^5 (exp(\frac{hc}{\lambda k_{b}T}) - 1) est minimum.

Ensuite on dérive avec la formule : (uv)' = u'v + uv'

Voilà, merci de votre aide

Posté par
J-P
re : Dérivée de fonction 15-01-18 à 16:24

iFeaRz72 @ 15-01-2018 à 13:45

Bonjour,

J'aimerai comprendre pourquoi il faut dériver \frac{d_{P_{y}}}{d_{\lambda}} pour trouver \lambda_{m} ? Pourquoi n'intégrons pas ?

Voici la question :

1) Le spectre de rayonnement d'une étoile de température de surface T, assimilé à une émission thermique, est donné par la loi de Planck qui donne la puissance rayonnée par unité de surface de l'étoile dPu entre les longueurs d'onde \lambda et \lambda + d\lambda

dP_{u} = \frac{2\pi hc^{2}}{\lambda^5}\frac{1}{exp(\frac{hc}{\lambda k_{b} T)} - 1 } d\lambda

h est la constante de Planck et kb la constante de Boltzmann. On appelle \lambda_{m} la valeur de \lambda pour laquelle la fonction dPu/dλ présente un maximum.

Donner une expression approchée de la relation liant λm, T, h, c et kb. On pourra supposer que, on voisinage de ce maximum, exp(\frac{hc}{\lambda k_{b} T}) >> 1, avant de vérifier la validité de cette approximation.

Voilà c'est un petit détail mais j'aimerai quand même savoir,



Car le prof avait rédigé :

\frac{dP_{u}}{d_{\lambda}} est maximum ici

f(\lambda ) = \lambda^5 (exp(\frac{hc}{\lambda k_{b}T}) - 1) est minimum.

Ensuite on dérive avec la formule : (uv)' = u'v + uv'

Voilà, merci de votre aide


Pour trouver les extrema d'une fonction, on étudie ses variations.

Donc on étudie le signe de la dérivée de la fonction ...

Ici, on dPu/dLambda qui est une fonction de Lambda.

Et on veut savoir pour quelle valeur de la variable lambda on a (dPu/dLambda) maximum.

On doit donc bien DERIVER  (dPu/dLambda)  par rapport à Lambda et étudier le signe de cette dérivée ... pour déterminer la valeur de Lambda qui fait que (dPu/dLambda) est maximum.

Posté par
iFeaRz72
re : Dérivée de fonction 15-01-18 à 16:59

Ah d'accord merci pour ton aide

Mais je pense que mon souci c'est l'écriture \frac{dP_{u}}{d\lambda}

Pourrais-tu m'expliquer à quoi ça correspond ?
Si j'ai bien compris \frac{dP_{u}}{d\lambda} ça veut dire la même chose que Pu(λ) ? Non ?

Posté par
J-P
re : Dérivée de fonction 15-01-18 à 17:43

Dans le cas de l'exercice :

dPu(Lambda) est la puissance rayonnée par unité de surface de l'étoile limitée à l'intervalle de longueur d'onde [Lambda ; Lambda + dLambda]
-------

Avec A = 2Pi.h.c² et B = hc/(kb.T) :


dPu/dL = A/L^5 * 1/(e^(B/L) - 1)

d(dPu/dL)/dL = AB.e^(B/L)/(L^7.(e^(B/L) - 1)²) - 5.A/(L^6*(e^(B/L) - 1)

Si e^(B/L) > > 1, alors :

d(dPu/dL)/dL \simeq AB.e^(B/L)/(L^7.e^(2B/L)) - 5.A/(L^6*e^(B/L))

d(dPu/dL)/dL \simeq 0 pour :

AB.e^(B/L)/(L^7.e^(2B/L)) \simeq 5.A/(L^6*e^(B/L))

B/(L^7.e^(B/L)) \simeq 5/(L^6*e^(B/L))

B/L^7 \simeq 5/L^6

L \simeq B/5

L \simeq hc/(5.kb.T)

avec h = 6,62606957 ×?10-34 (SI)
et kb = 1,3806488 ×?10-23 (SI)
et c = 299792458 m/s

L.T \simeq 0,00288 m.K

Il resterait à montrer que cet extremum est bien un max ...

Sauf distraction.  

Posté par
iFeaRz72
re : Dérivée de fonction 15-01-18 à 18:02

Merci beaucoup d'avoir pris le temps de me répondre c'est très gentil.

Oui ce que je ne comprenais pas c'est le dPu/dλ. Là en faite on utilise la dérivée de Pu par rapport à λ pour exprimer Pu entre 2 longueurs d'onde très très très proches (pour rapprocher l'écart de 0 au niveau de la surface et de la longeur d'onde).

Posté par
J-P
re : Dérivée de fonction 15-01-18 à 18:13

Je dois dire que je n'aime pas beaucoup non plus les notations choisies dans cet exercice.



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