Spectres lumineux

Plan du cours

I - Spectres d’émission

II- Spectres d’absorption

III- Application à l’astrophysique

Définition d’un spectre lumineux :

C’est la figure obtenue par décomposition d’une lumière complexeen ses radiations ou couleurs monochromatiques. La décomposition est réalisée grâce à un prisme ou un réseau.

I- Spectres d’émission

Définition:

Spectre produit par la lumière directement émise par une source

Sources émettrices

1- Objet incandescent 2- Atomes isolés ou ions monoatomiquesdans une flamme

3- Gaz chauffé à basse pression

spectre

spectre

spectre

• Un corps dense (solide, liquide ou gaz sous forte pression) chauffé à haute température émet de la lumière.

• la couleur de la lumière émise dépend de la température du corps.

Exemples d’étoiles :

Beltégeuse Soleil Sirius Rigel

Couleur rouge jaune blanche bleue

Température de surface

3000 °C 6000 °C 11 000 °C 20 000 °C

1- Objet incandescent

Les spectres d’origine thermique sont des spectres continus.

1- Objet incandescent

Plus le corps est chauffé plus le spectre s’enrichit en couleurs vertes, bleues puis violettes. (a)

850 °C (b) 1100°C (C) 2700°C

1- Objet incandescent

2- Atomes isolés ou ions monoatomiquesdans une flamme

Expérience : dans la flamme non éclairante d’un bec Mecker, on porte un fil de platine ayant été trempé dans une solution contenant des ions.

Observation : couleur des flammes suivant les différents ions chauffés

Baryum Calcium Cuivre Potassium Lithium Sodium Strontium

Conclusion : les couleurs obtenues sont caractéristique des ions. Ces tests permettent donc d’identifier des ions en solution.

2- Atomes isolés ou ions monoatomiques dans une flamme

Les spectres de flammes sont des spectres de raies.Dans un spectre de raies, le nombre et les couleurs des raies sont caractéristiques d’un atome ou ion.

Exemple du mercure

2- Atomes isolés ou ions monoatomiques dans une flamme

Le spectre est la signature de l’atome.Des spectres de référence permettent d’identifier des espèces inconnues.

Exemple du sodium

Dans le cas du sodium on observe une raie caractéristique :un doublet jaune orangé à 589 nm

Ex 14 p.76

2- Atomes isolés ou ions monoatomiques dans une flamme

3- Gaz chauffé à basse pression

• Un gaz sous faible pression et à haute température émet de la lumière.

• la couleur de la lumière émise dépend de l’atome.

• Les spectres obtenus sont des spectres discontinus, des spectres de raies.

3- Gaz chauffé à basse pression

Exemple du mercure

3- Gaz chauffé à basse pression

II-Spectres d’absorption

Définition :Spectre obtenu en analysant la lumière blanche qui a traversé une substance (solution ou gaz).

1- Spectre de bandes d’absorption :

Un spectre de bande est caractéristique de la substance dissoute en solution.La couleur absorbée sera complémentaire de la couleur émise par la solution.

Solution colorée

Spectre de bandes d ’absorption

La solution est de couleur magenta donc elle absorbe le vert.

2- Spectre de raies d’absorption :

Le gaz absorbe les radiations qu’il est capable d’émettre. 

III- Application à L’astrophysique

Une étoile est une boule de gaz chaud et dense.

Sa surface la photosphère émet une lumière donnant un spectre d’émission continu d’origine thermique.

La couleur de l’étoile renseigne sur la température de la surface

La lumière quittant le sol traverse la chromosphère,

atmosphère formée de gaz sous faible pression.

La lumière émergeante donne un spectre de raies d’absorption.

Les spectres de raies d’absorption de l’étoilenous renseignent sur la composition chimiquede l’atmosphère de l’étoile.

Exemple :