LES SPECTRES LUMINEUX

I. Lumière blanche et 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 blanche et lumière monochromatique. 1. Les spectres lumineux Lumière blanche écran prisme fente lumière rouge écran prisme LASER Observations : * Déviation de la lumière. * Obtention d’un seul point lumineux. Observations : * Déviation de la lumière. * Etalement de la lumière en plusieurs couleurs.

I. Lumière blanche et lumière monochromatique. 3. La longueur d’onde : λ UV IR 400 800 λ (nm) Domaine du visible

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 : 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. => Csq : La couleur du spectre continu nous renseigne sur la température de la source lumineuse.

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. Ce sont les spectres obtenus à partir d’élément chimique. Le nombre de radiation est limité. Ex : Spectre d’émission du gaz sodium (Na) sous faible pression    Ex : Spectre d’absorption du gaz sodium   Une entité chimique (atome ou ion) émet toujours les mêmes radiations lumineuses. Une entité chimique , atome ou ion, ne peut absorber que les radiations lumineuses qu’elle peut émettre. . => 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.

Les deux spectres sont dits complémentaires. 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. Ex du spectre d’une étoile vu avec un spectroscope de qualité 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.

IV. Etude de la lumière provenant des étoiles. 1. Fond continu et température Gaz chaud condensé 107 °C photosphère (surface de l’étoile) 103 °C atmosphère de l’étoile (gaz sous faible pression) Bételgeuse d’Orion Soleil Sirius Rigel d’Orion Couleur rouge jaune blanche bleue Température de surface 3 000 °C 5 700 °C 11 000 °C 20 000 °C 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 ! 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 …).

IV. Etude de la lumière provenant des étoiles. 3. Raies d’absorption et composition 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 %)

Conclusion 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. Fraunhofer 1787 - 1826

Dispersion de la lumière par un prisme

Couleurs primaires utilisées en vidéoprojection

L’arc-en-ciel