Sources de lumière colorée Chap P4 (livre p46 et p78 ) Sources de lumière colorée I- Lumière et couleur : Activité documentaire et expérimentale N°1 à coller 1

rayonnement thermique (par incandescence) Lampe à filament par luminescence Diode électrolumiscente (DEL ou LED) rayonnement thermique (par incandescence) Lampe halogène rayonnement par luminescence Tube néon rayonnement par luminescence Lampes fluorescentes

Cours : Chaque radiation du spectre électromagnétique (doc 8 p68) est caractérisée par sa longueur d’onde dans le vide λ en m. (Rappel : 1nm = 10-3μm = 10-9 m) - Une lumière monochromatique (doc 6 p68) correspond à une radiation (non-décomposable). Une lumière polychromatique (doc 7 p68) correspond à plusieurs radiations (décomposable). - Des lumières qui ont des spectres différents (couleur spectrale) peuvent produire la même sensation de couleur (couleur perçue).

II- Couleur des corps chauffés : Activité documentaire et expérimentale N°2 à coller Wien Conclusion : Un corps noir est un objet théorique « idéal » qui absorbe toutes les radiations qu’il reçoit et dont le rayonnement électromagnétique qu’il émet n’est fonction que de sa température (ex : les étoiles). 4

 Profil spectral : Domaine visible Spectre électromagnétique

- Ouvre le logiciel Synchronie 2006. - Clique sur « Tableur » en bas.

- Clique sur pour ajouter une variable. - Déclare Te en K dans nouvelle variable, puis clique « créer » pour la température. - Recommence pour Tinv en K-1 pour l’inverse de la température et lambda en nm pour la longueur d’onde maximale.

- Sélectionne l’ensemble des valeurs sur « Loi de Wien » et colle sur les trois colonnes dans Synchronie 2006. - Clique sur « Fenêtre N°1 » en bas.

- Clique sur « Paramètres », puis sélectionne « Courbes ». - Dans « Choisir une courbe », sélectionne « lambda » et coche Fenêtre 1. - Clique sur « Fenêtre » et sélectionne Te ou Tinv comme abscisse selon le graphe.

- Clique sur « Calibrer » pour ajuster l’échelle. - Clique sur « Traitements », puis « Modélisation » et choisis le modèle pour la courbe lambda. Décoche « Ing » et clique « Calculer ».

Cours : - Un corps dense émet un rayonnement électromagnétique, appelé rayonnement thermique. Il dépend de la température et le spectre est continu (doc 12 p70). - Loi de Wien : Le spectre continu du rayonnement thermique, émis par un corps à la température T, a une intensité maximale pour une longueur d’onde λmax (doc 13 p70). λmax = 2,90·10-3 T avec λmax en mètre (m) et T en kelvin (K) T (en K) = θ (en °C) + 273,15 REMARQUE : La couleur perçue d’un corps chauffé peut être différente de la loi de Wien car elle dépend de l’ensemble des radiations visibles émises.

III- Interactions lumière-matière : Activité expérimentale N°3 à coller 1- Comment l’énergie lumineuse est-elle transportée ? 14

2- Emettre des hypothèses : Que se passe-t-il quand un photon rencontre un atome ? animation Spectre d’absorption Spectre d’émission Etat fondamental de l’atome d’hydrogène Etat excité de l’atome d’hydrogène

3- Vérification des hypothèses : Etude de transitions énergétiques dans l’atome d’hydrogène. Etat fondamental 1er état excité 2ème état excité Atome ionisé hν hν hν électron

Diagramme d’énergie complet de l’atome d’hydrogène

Rayons cosmiques et rayons gamma 4- Le spectre électromagnétique en fréquence, longueur d’onde et énergie : 7,50·10-9 3,75·10-9 Radiations E (en J) Rayons cosmiques et rayons gamma Ultraviolets (UV) Infrarouge (IR) Visible Rayons X Micro-ondes Ondes radios c) L’énergie diminue quand la longueur d’onde augmente. L’énergie augmente quand la fréquence augmente.

λ en m, c en m·s-1 et ν en Hz (s-1) Cours : - Les transferts d’énergie entre matière et lumière sont discontinus, donc quantifiés. Un quantum d’énergie lumineuse est appelé photon. λ = c ν λ en m, c en m·s-1 et ν en Hz (s-1) ΔE = h·ν > 0 ΔE en J, h en J·s et ν en Hz ΔE = h·c λ - La transition d’un électron (doc 10 p85) entre deux niveaux d’énergie (en eV) peut se faire par absorption d’un photon (Ei < Ef, ΔE = Ef – Ei > 0) ou émission d’un photon (Ei > Ef, ΔE = Ei – Ef > 0). 19