LES SPECTRES Messages de la lumière Afficher le sommaire

Sommaire Les spectres d’émission Les spectres d’absorption Application à l’astrophysique Glossaire Bibliographie

LES SPECTRES D’EMISSION Obtenir un spectre d’émission Spectres continus d’origine thermique Spectres de raies d’émission Retour au sommaire

Obtenir un spectre d’émission On obtient le spectre d’émission d’un élément en réalisant le montage suivant : On utilise un corps chaud qui va émettre une lumière (filament de tungstène d’une ampoule, Soleil, mercure d’une lampe à vapeur de mercure, sodium d’une lampe à vapeur de sodium, etc.…). On éclaire un prisme avec cette lumière (une fente et une lentille sont utilisées pour réduire la taille du faisceau lumineux et concentrer ce faisceau sur le prisme). Un écran permet de recueillir le spectre et donc de l’étudier. Retour au menu « SPECTRE D’EMISSION » Retour au sommaire

Montage utilisé pour obtenir un spectre d’émission Exemple : lampe à vapeur de mercure Page précédente Retour au menu « SPECTRE D’EMISSION » Retour au sommaire

Spectres continus d’origine thermique Un corps chaud (solide, liquide ou gaz sous haute pression) émet une lumière dont le spectre est continu. Ce spectre change avec la température. Lorsque la température s ’élève, le spectre continu d’émission devient plus lumineux et s’enrichit de couleurs verte, bleue puis violette. Les 3 spectres suivants sont les spectres d’émission d’un même corps à 3 températures différentes t1, t2, t3. t1 t2 t3 Retour au menu « SPECTRE D’EMISSION » Retour au sommaire

Spectre de raies d’émission Un gaz à basse pression et à température élevée émet une lumière constituée d’un nombre restreint de radiations : on obtient un spectre discontinu appelé spectre de raies d’émission. Spectre d’émission d’une lampe à vapeur de sodium : Spectre d’émission d’une lampe à vapeur de mercure : Retour au menu « SPECTRE D’EMISSION » Suite Retour au sommaire

Spectre de raies d’émission (suite) Un spectre de raies est caractéristique d’un élément chimique : on dit que c’est sa signature. Un spectre de raies permet d’identifier un élément chimique sans ambiguïté. Longueurs d’onde des raies des spectres de 2 éléments : le sodium et le mercure : Sodium 589,0 nm et 589,6 nm. Mercure 404 nm ; 435 nm ; 547 nm ; 575 nm ; 580 nm ; 672 nm et 690 nm. Retour au menu « SPECTRE D’EMISSION » Retour au sommaire

LES SPECTRES D’ABSORPTION Obtenir un spectre d’absorption Raies d’absorption caractéristiques d’un atome ou d’un ion Bandes d’absorption de solutions colorées Retour au sommaire

Obtenir un spectre d’absorption On obtient le spectre d’absorption d’un élément en réalisant le montage suivant : On utilise une source de lumière blanche (dont le spectre est continu) Cette lumière éclaire : - la flamme d’un bec bunsen dans laquelle on place l’élément chimique à étudier (on obtient alors un spectre de raies). - une cuve contenant une solution colorée (on obtient alors un spectre de bandes). Le reste du dispositif est identique à celui du montage réalisé pour le spectre d’émission (fente, lentille, prisme, écran) Retour au menu « SPECTRES D’ABSORPTION » Retour au sommaire

Montage réalisé pour obtenir un spectre d’absorption (1) Page précédente Retour au menu « SPECTRES D’ABSORPTION » Retour au sommaire

Montage réalisé pour obtenir un spectre d’absorption (2) Page précédente Retour au menu « SPECTRES D’ABSORPTION » Retour au sommaire

Raies d’absorption caractéristiques d’un atome ou d’un ion Lorsqu’un gaz à basse pression et basse température est traversé par de la lumière blanche, le spectre de la lumière transmise est constitué des raies noires se détachant sur le fond coloré du spectre de la lumière blanche : c’est un spectre de raies d’absorption. Les radiations manquantes ont été absorbées par le gaz. Spectre d’absorption du mercure : Retour au menu « SPECTRE D’ABSORPTION » Suite Retour au sommaire

Raies d’absorption caractéristiques d’un atome ou d’un ion (suite) Un gaz ne peut absorber que les radiations qu’il serait capable d’émettre si sa température était élevée. Spectre d’absorption du sodium : Spectre d’émission d’une lampe à vapeur de sodium : Retour au menu « SPECTRE D’ABSORPTION » Retour au sommaire

Bandes d’absorption de solutions colorées Lorsqu’une solution colorée est traversée par de la lumière blanche, le spectre de la lumière transmise présente des bandes noires sur le fond coloré du spectre de la lumière blanche : c’est un spectre de bandes d’absorption. Un spectre de bandes d’absorption est caractéristique de l’espèce dissoute. Spectre de bande d ’une solution colorée Retour au menu « SPECTRES D’ABSORPTION » Retour au sommaire

APPLICATION A L’ASTROPHYSIQUE Spectre d’une étoile Température de surface d’une étoile Composition chimique de l’enveloppe d’une étoile Retour au sommaire

Spectre d’une étoile Les étoiles émettent de la lumière dont le spectre est continu et strié de nombreuses raies sombres. C’est le cas de notre Soleil. Voici son spectre, il est appelé spectre de Fraunhofer : Retour au menu « APPLICATION … » Retour au sommaire

Température de surface La lumière émise par la surface d’une étoile a un spectre continu qui dépend de la température de la surface. On peut ainsi faire un classement des étoiles selon leur température de surface et leur couleur. Retour au menu « APPLICATION … » Suite Retour au sommaire

Température de surface et couleur d’une étoile Température moyenne 3000°C 5500°C 8000°C Plus de 10000°C Couleur Rouge-orangé Jaune Blanche Bleutée Exemple d’étoile Bételgeuse Soleil Sirius Rigel Retour au menu « APPLICATION … » Retour au sommaire

Composition chimique de l’enveloppe d’une étoile La lumière émise par la photosphère d’une étoile traverse sa chromosphère. Certaines radiations y sont absorbées. Les raies d’absorption sont spécifiques des atomes présents dans cette chromosphère. Si les étoiles ne comportait pas de chromosphère, le spectre de la lumière émise serait continu. La présence de raies noires dans ces spectres permet de montrer que les étoiles ont une chromosphère, et d’en déterminer la composition chimique. Structure d’une étoile Retour au menu « APPLICATION … » Suite Retour au sommaire

Détermination de la composition de l’atmosphère d’une étoile : exercice. Les figures ci-dessous donnent le spectre de 2 éléments, le titane et le nickel, et le spectre de la lumière émise par une étoile (tous les spectres sont réalisés dans les mêmes conditions). Titane Nickel Étoile Le spectre de la lumière émise par l’étoile montre-t-il la présence de titane dans l’atmosphère de l’étoile ? De nickel ? Justifier les réponses. Retour au menu « APPLICATION … » Retour au sommaire

GLOSSAIRE Chromosphère : atmosphère d’une étoile (retour). Lampe à vapeur de mercure : tube contenant de la vapeur de mercure et qui, traversé par une décharge électrique émet une vive lueur bleuâtre (retour). Photosphère : surface d’un étoile (retour). Prisme : c’est un objet en plexiglas qui permet de dévier et décomposer la lumière (retour). Spectre : Figure résultant de la décomposition d’une lumière. Spectre d’absorption : c’est le spectre de la lumière transmise quand on éclaire un corps avec de la lumière blanche (retour). Spectre d’émission : c’est le spectre de la lumière émise par un corps chaud (retour). Retour au sommaire

BIBLIOGRAPHIE http://www.web-sciences.com Physique – chimie 2nde, BELIN. Physique – chimie 2nde, collection Durandeau – Durupthy, HACHETTE. Physique – chimie 2nde, collection Tomasino, NATHAN. Retour au sommaire