Questions to the experts

C'est vrai qu'il existe deux sortes de radiomètres, ceux dans lequel le vide est assez poussé, qu'on ne trouve pas dans le commerce, et ceux dans lesquels il reste pas mal de gaz dans l'ampoule. Précisons :

Deux phénomènes entrent en jeu pour faire tourner un radiomètre, lorsqu'il est éclairé:
- le premier est directement lié à l'action de la lumière: les "photons" lumineux rebondissent sur les faces brillantes et sont absorbés par les faces noires. La force due au choc des photons est donc deux fois plus grande sur les faces brillantes que sur les faces noires. Si cet effet agit seul, le radiomètre tourne dans le sens où la vitesse de chaque ailette est orientée de la face brillante vers la face noire
- par ailleurs, les photons qui sont absorbés par les faces noires cèdent leur énergie aux faces noires dont la température devient plus grande que celle des faces brillantes. S'il n'y avait pas d'air a l'intérieur de l'ampoule du radiomètre, cette différence de température n'aurait aucun effet sur la rotation du radiomètre; mais en fait, il y a de l'air: les molécules d'air qui viennent au contact avec une des faces y restent un petit moment, suffisamment long pour qu'elles acquièrent une vitesse moyenne correspondant à la température de la face, vitesse d'autant plus grande que la température est élevée, et donc vitesse plus grande sur les faces noires que sur les faces brillantes. Lorsque les molécules s'éjectent de la face noire, elles le font avec une vitesse plus grande que celles qui s'éjectent de la face brillante, et elles communiquent donc une vitesse de recul plus grande aux faces noires qu'aux faces brillantes: le sens de rotation du radiomètre est donc tel que la vitesse des ailettes est orientée depuis les faces noires vers les faces brillantes.
Dans les radiomètres usuels, le deuxième effet que nous avons décrit est beaucoup plus important que le premier: le mouvement est tel que les faces brillantes se trouvent en proue et les faces noires en poupe. Pour que le premier effet prédomine, c'est a dire pour que le radiomètre tourne dans l'autre sens, il faudrait qu'il n'y ait pratiquement pas d'air dans l'ampoule (il faut qu'on ait fait "le vide" dans l'ampoule), mais ce type de radiomètre est très rare et ne se trouve pas dans le commerce.
Que se passe-t-il lorsqu'on n'éclaire pas le radiomètre mais qu'on le refroidit brutalement en y versant de l'eau très froide ou en le plaçant dans un réfrigérateur?
Les faces noires se mettent a l'équilibre thermique avec l'environnement beaucoup plus vite que les faces brillantes, dans un premier temps les faces noires sont donc à température plus basse que les faces brillantes. S'il y a de l'air dans le radiomètre, le deuxième effet que nous avons décrit tout a l'heure se produit, mais cette fois, la vitesse de recul communiquée aux ailettes par l'éjection des molécules est plus grande pour les faces brillantes que pour les faces noires. Le radiomètre tourne, vitesse orientée depuis les faces brillantes vers les faces noires. Lorsqu'on maintient la température basse pendant suffisamment longtemps, toutes les faces atteignent la même température et le radiomètre cesse de tourner (en absence d'éclairement). Si on sort alors le radiomètre du réfrigérateur et qu'on le place dans un four légèrement chauffé, ce sont les faces noires qui atteignent en premier une température plus élevée, et la rotation du radiomètre s'effectue faces brillantes en proue et faces noires en poupe, jusqu'à ce que toutes les faces soient à la même température et que le radiomètre s'arrête à nouveau."