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LES SPECTRES LUMINEUX
I. Lumière blancheet lumière monochromatique.1. Les spectres lumineux
Expérience historique de Newton en 1666 sur la décomposition de la lumière en ses différentes
couleurs, ses différentes radiations.
I. Lumière blancheet lumière monochromatique.1. Les spectres lumineux
Lumière blanche
écranprismefente
Observations : * Déviation de la lumière.* Etalement de la lumière en
plusieurs couleurs.
lumière rouge
écranprisme
LASER
Observations : * Déviation de la lumière.* Obtention d’un seul point lumineux.
I. Lumière blancheet lumière monochromatique.3. La longueur d’onde : λ
400 800 λ (nm)
Domaine du visible
UV IR
II. Lumière émise et température.
Un solide chauffé à : - 850°C émet une lumière rouge :
- 1100°C émet une lumière jaune :
- 2700°C émet une lumière blanche :
=> Csq : La couleur du spectre continu nous renseigne sur la température de la source lumineuse.
La couleur de la lumière émise et donc son spectre dépend de la température d’un corps : quand la température augmente, le spectre s’enrichit progressivement vers le violet, vers les longueurs d’onde courtes.
1-Quel est le point commun entre toutes ces photos ?
2-D’après vous quel(s) facteur(s) influe(nt) sur la couleur ?
3-Essayez de classer ces photos par ordre de température croissante ?
III. Le spectre de raies.
Ex : Spectre d’émission du gaz sodium (Na) sous faible pression
Ce sont les spectres obtenus à partir d’élément chimique.
Le nombre de radiation est limité.
=> Csq : Les spectres de raies (d’émission ou d’absorption) sont caractéristiques de l’entité chimique présente dans le gaz.
Ils permettent donc d’identifier l’atome ou l’ion analysé.
Une entité chimique (atome ou ion) émet toujours les mêmes radiations lumineuses.
Ex : Spectre d’absorption du gaz sodium
Une entité chimique , atome ou ion, ne peut absorber que les radiations lumineuses qu’elle peut émettre.
.
III. Le spectre de raies.
En faisant la somme des spectres d’absorption et d’émission, on retrouve le spectre de la
lumière blanche.
Les deux spectres sont dits complémentaires.
+
IV. Etude de la lumière provenant des étoiles.
Le spectre d’une étoile possède un fond continu entrecoupé de nombreuses raies sombres.
Les spectres diffèrent d’une étoile à l’autre par : - la couleur dominante du fond continu,- la position des raies sombres.
Ex du spectre d’une étoile vu avec un spectroscope de qualité
IV. Etude de la lumière provenant des étoiles.
1. Fond continu et température
Que nous apprend la couleur de la lumière émise par une étoile ?
La lumière émise a une couleur dominante identique à celle de son spectre.
La connaissance de la couleur du spectre permet de déterminer la température de la source lumineuse.
=> On peut donc connaître la température d’une étoile à partir de sa couleur !
Bételgeuse d’Orion
Soleil SiriusRigel
d’Orion
Couleur rouge jaune blanche bleue
Température de surface
3 000 °C 5 700 °C 11 000 °C 20 000 °CGaz chaud condensé
107 °C
photosphère(surface de l’étoile)
103 °C
atmosphère de l’étoile(gaz sous faible pression)
On remarque une nouvelle fois que lorsque la température augmente, la couleur tend vers le violet, vers les courtes longueur d’onde (plus énergétiques donc …).
La lumière d’une étoile est émise par sa surface (gaz chaud sous forte pression). Cette lumière traverse l’atmosphère de l’étoile composée de plusieurs gaz sous faible pression.
==> absorption de radiations,
==> raies noires d’absorption sur le spectre continu de l’étoile.
La position des raies sombres permet de déterminer les entités chimiques présentes dans l’atmosphère
==> détermination de sa composition chimique.
Ex : Le Soleil est essentiellement composé d’hydrogène H et d’hélium He.
(92 % et 7,8 %)
3. Raies d’absorption et composition
IV. Etude de la lumière provenant des étoiles.
Conclusion
Fraunhofer1787 - 1826
En 1814, le physicien allemand Joseph Von Fraunhofer remarque la présence de raies noires dans le spectre du Soleil. Gustav Kirchhoff mesure la longueur d'onde de plusieurs milliers de ces raies et montre qu'elles coïncident avec celles, émises par diverses entités chimiques : hydrogène, calcium, cuivre, fer, zinc … Il publie, en 1861, le premier atlas du système solaire.
Dispersion de la lumière par un prisme
Couleurs primaires utilisées en vidéoprojection
L’arc-en-ciel
