LES SPECTRES DE LUMIERE

1) LES SPECTRES D’EMISSION 2 façons d’émettre de la lumière

1.1. Spectres continus d’origine thermique Acier en fusion dans une fonderie

Variation du spectre en fonction de la lumière émise + le corps est chaud + la lumière est blanche + son spectre contient de radiations vers le bleu-violet

Lumière blanche Ex : - Soleil - filament fortement chauffé Spectre continu Toutes les radiations de 400 à 800 nm

1.2. 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. Tube fluorescent

Lampe à vapeur de mercure Spectre de raies polychromatique

Lampe à vapeur de sodium Spectre de raies Quasi monochromatique

Spectre caractéristique de chaque élément chimique Hg Na Ne

2) LES SPECTRES D’ABSORPTION De la lumière blanche est envoyée vers une substance On analyse la lumière transmise

2.1. Bandes d’absorption Absorption par une solution de permanganate de potassium

Spectre de bande d’absorption

2.2. Raies d’absorption Atomes gazeux sur le trajet de la lumière blanche Fines raies noires d’absorption dans le spectre continu de la lumière blanche

Spectre d’absorption Spectre d’émission L ’absorption implique les mêmes niveaux énergétiques que l ’émission Spectre d’absorption Spectre d’émission

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 :

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.

1) Température d’une étoile On a dit que plus un corps est chauffé à une température élevée, plus le spectre de la lumière qu’il émet est enrichi en radiations de courtes longueurs d’onde (bleu – violet) : Bételgeuse Rouge T = 3000 °C Soleil Jaune T = 6000 °C Sirius Blanche T = 11000 °C Rigel Bleue T = 20000 °C

Raies absorption

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

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.

Les raies d'émission ne sont que rarement observées dans le spectre des étoiles. Nous les observons surtout dans les nébuleuses

Spectre du Soleil. C'est le spectre observé par Joseph von Fraunhofer en 1814. Spectre de l'étoile Altaïr . Tout comme le Soleil Altaïr est une étoile "normale" et présente donc des raies d'absorption causées par les gaz plus froids que contient son atmosphère. Spectre de la nébuleuse planétaire NGC 7662 Les gaz de la nébuleuse sont excités par la naine blanche qui se trouve en son centre et produisent un spectre d'émission par fluorescence

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