Les spectres de la lumière I. La lumière blanche II.Effet d’une variation de température III.Autres spectres d’émission IV.Les spectres d’absorption V. Application à l’astrophysique
Feb 24, 2016
Les spectres de la lumière
I. La lumière blancheII. Effet d’une variation de
températureIII.Autres spectres d’émissionIV.Les spectres d’absorptionV. Application à l’astrophysique
I. La lumière blanche
• Source : lumière blanche – spectre continu
La lumière blancheLe spectre obtenu est le suivant:
Toutes les couleurs sont visibles donc il y en a
Le spectre de la lumière blanche est formé d’une infinité de couleurs
une infinité
Le spectre de la lumière
En physique, les lumières (les couleurs) sont appelées des radiations monochromatiques.A toute radiation monochromatique correspond une longueur d’onde notée λ (lambda) qui s’exprime souvent en nanomètre (nm).Exemple : λviolet = 400 nm = 400.10-9 m
II. Effet d’une variation de température
Exemples de corps chauffés à différentes températures :
Un corps ou un élément chimique porté à haute température émet de la
lumière.
Le spectre d’origine thermique
• Quand on chauffe un corps de plus en plus, on obtient les spectres suivants: La
température augmente
Plus la température s’élève, plus le spectre d’émission s’enrichit de radiations vers le violet donc la couleur de la lumière change ( du rouge jusqu’au blanc )
III. Autres spectres d’émission
La source lumineuse peut être un LASER ou des lampes à gaz ionisé.
On obtient alors un spectre coloré, discontinu et composé de raies.
réseau
Le spectre d’émission des éléments chimiques (gaz)
Voici les spectres d’émission de quelques corps purs:
Spectre d’émission de l’hydrogène H
du mercure Hg
du néon Ne
Les spectres d’émission des éléments chimiques sont constitués de raies colorées monochromatiques.
IV. Spectres d’absorptionC’est un spectre observé après traversée de la lumière sur un élément absorbant (gaz, solution colorée ou filtre).
Élément absorbant
Spectre d’absorption d’un gaz.
Si on fait passer de la lumière blanche à travers un gaz à basse pression, puis que la lumière traverse un réseau,on obtient le spectre de la lumière blanche avec des raies sombres. C’est un spectre d’absorption (présence de raies sombres)
Spectre d’absorption d’un gaz.
Spectre d’absorption de l’hydrogène Hdu mercure Hg
du néon Ne
Chaque élément chimique a un spectre d’absorption différent. Cela permet de les caractériser.
Comparaison entre le spectre d’émission et le spectre
d’absorptionExemple de l’hydrogène:
Spectre d’émission de l’hydrogène HSpectre d’absorption de l’hydrogène H Une entité chimique (atome, ion ou molécule) ne peut absorber
que les radiations qu’elle est capable d’émettre. Les deux spectres sont donc complémentaires et le spectre
d’absorption permet de la caractériser.
Après traversée d’une solution colorée ou d’ un
filtre.
Le spectre d’absorption d’un filtre coloré.
Spectre obtenu après traversée d’un filtre rouge
Spectre de la lumière blanche
C’est un spectre d’absorption, de bande et quasi-monochromatique.
Toutes les radiations sont absorbées par le filtre sauf le rouge.
Le spectre d’absorption d’un filtre coloré.
Spectre obtenu pour un filtre jaune
Spectre de la lumière blanche
C’est un spectre de bandes, d’absorption et polychromatique.
Les radiations correspondant au jaune ne sont pas absorbées.
Le spectre d’absorption d’une solution colorée.
Spectre obtenu pour une solution de permanganate de potassium (K+
+MnO4-)Des radiations disparaissent. Elles sont absorbées par la
solution.C’est un spectre de bandes, d’absorption et polychromatique.
V. Application à l’astrophysique
• Chaque entité chimique possède son propre spectre.
• Si on obtient le spectre d’émission de la lumière d’une étoile on pourra savoir de quoi elle est faite
En réalité, le spectre observé à l’extérieur du soleil pour la première fois par Fraunhofer 1814 est le suivant :
Cas du SoleilAtmosphère solaire
La lumière émise à la surface du Soleil (photosphère) est celle d’un corps incandescent (6000°C en surface et 15 millions au centre), son spectre est continu.
Composition du soleil
Spectre du Soleil observé depuis la Terre par Fraunhofer en 1814.
Il y a des radiations absorbées après traversée dans l’atmosphère du Soleil
Par comparaison avec les spectres des différents éléments chimiques, l’analyse des raies nous
renseigne sur la de l’atmosphère d’une étoile.
d’émissiond’absorptioncompositio
n
Autres étoiles
Spectres de la lumière émise par diverses étoiles
Intérêts• L’analyse des raies d’absorption nous renseigne sur la
composition de l’étoile.
Exemple: le Soleil émet essentiellement des radiations jaunes donc sa température de surface est plus que celle de l’étoile de Rigel.
Soleil Étoile de Rigel
petite
• Cette lumière est émise par un corps chaud. L’intensité des radiations émises par l’étoile dépend de sa température.