Thème 3 – Le spectroscope: lumière sur de nouvelles révélations

Le spectroscope a été une importante avancée technologique qui nous a permis d’en apprendre davantage sur les étoiles.

Les raies spectrales Issac Newton a fait passer un rayon de lumière solaire à travers un prisme pour le décomposer en un spectre de couleurs. Il a démontré que la lumière solaire, blanche originalement, était décomposable en toutes les couleurs. Un spectroscope est un appareil qui permet d’obtenir cette sorte de mis au point spectrale. Les raies noires ou blanches sont appelées des spectres de raies.

La spectroscopie : la science de la couleur Certains éléments dégagent certaines couleurs lorsqu’ils sont portés à incandescence (assez chaud pour briller). Quand Gustav Kirchhoff et Robert Bunsen ont porté différents éléments chimiques à incandescence, ils ont découvert que les spectres leur sont apparu comme possédant une série de raies colorées séparées d’espaces noires. Chaque spectre était unique et identifiait donc l’élément. La spectroscopie est l’étude des spectres produits lorsqu’un rayon de lumière traverse un prisme.

Les réseaux de diffraction Les astronomes observent les ondes lumineuses à travers des spectroscopes. Une onde est un moyen particulier de transférer de l’énergie à travers un support quelconque. Certains spectroscopes sont pourvus de prismes décomposant de la lumière en un spectre. Un autre moyen existe toutefois : le recours à un réseau de diffraction à la place d’un prisme. Lorsque le passage de la lumière à travers de minces ouvertures très rapprochées les unes des autres un spectre se forme. Les coins font dévier les ondes (elles divergent) et les obligent à s’interférer entre elles. Un réseau de diffraction est un dispositif composé de milliers de petites fentes très rapprochées les unes des autres. http://www.youtube.com/watch?v=sVev5RsKXog

Entre un réseau de diffraction et le prisme, lequel produit un spectre doté de bien plus de détails ? Un réseau de diffraction

La spectroscopie pour les astronomes Les trois sortes de spectres sont : le continu, ceux d’émission (spectre de raies lumineuses) et d’absorption (raie noire). Chaque élément produit un spectre dont la disposition des raies est unique. On utilise cette disposition comme les empreintes digitales humaines pour distinguer les différents gaz renfermés dans les sources lumineuses. Le passage d’une lumière à travers un gaz provoque l’absorption de certaines de ses parties par le gaz. Des raies noires en résultent dans le spectre. Les analyses spectrales sont les études des spectres.

L’effet Doppler Définis et donne un exemple de l’effet Doppler Phénomène causé par le mouvement de rapprochement ou d’éloignement entre un observateur et la source d’une onde et qui donne a ce dernier une perception différente de la fréquence de l’onde. Ex. Quand un véhicule dépasse un piéton Comment un pistolet radar fonctionne-t-il? Le pistolet envoie un signal radio d’un longueur d’onde connue. Si l’onde se réfléchit sur un véhicule en mouvement, sa longueur d’onde est différente. La variation indique la vitesse de déplacement du véhicule.

http://www.youtube.com/watch?v=xH6IXBnJuUY&NR=1 http://www.youtube.com/watch?v=J43lAESftPs&NR=1

L’effet Doppler nous permet donc de mesurer la vitesse et la direction des objets émis de la lumière, comme les étoiles. Alors que les ondes sonores provenant d’un objet en mouvement semblent changer la tonalité, les ondes lumineuses produites par un objet en mouvement se modifient chromatiquement. Si une étoile s’approche de la terre, ses longueurs d’onde de lumière sont compressées. Les raies noires dans le spectre de l’étoile glisseront vers l’extrémité des longueurs d’onde les plus courtes du spectre – la bleue. Si l’étoile s’éloigne de la terre son spectre de raies décalera vers le rouge– en allant vers la partie avec la plus grande longueur d’onde.