Spectres lumineux

Plan du cours I - Spectres d’émission II- Spectres d’absorption III- Application à l’astrophysique

Définition d’un spectre lumineux : C’est la figure obtenue par décomposition d’une lumière complexe en ses radiations ou couleurs monochromatiques. La décomposition est réalisée grâce à un prisme ou un réseau.

I- Spectres d’émission Définition: Spectre produit par la lumière directement émise par une source

Sources émettrices 1- Objet incandescent 2- Atomes isolés ou ions monoatomiques dans une flamme spectre spectre 3- Gaz chauffé à basse pression spectre

• Un corps dense (solide, liquide ou gaz sous forte pression) 1- Objet incandescent • Un corps dense (solide, liquide ou gaz sous forte pression) chauffé à haute température émet de la lumière. • la couleur de la lumière émise dépend de la température du corps. Exemples d’étoiles : Beltégeuse Soleil Sirius Rigel Couleur rouge jaune blanche bleue Température de surface 3000 °C 6000 °C 11 000 °C 20 000 °C

Les spectres d’origine thermique sont des spectres continus. 1- Objet incandescent Les spectres d’origine thermique sont des spectres continus.

1- Objet incandescent Plus le corps est chauffé plus le spectre s’enrichit en couleurs vertes, bleues puis violettes. (a) 850 °C (b) 1100°C (C) 2700°C

2- Atomes isolés ou ions monoatomiques dans une flamme

Expérience : dans la flamme non éclairante d’un bec Mecker, 2- Atomes isolés ou ions monoatomiques dans une flamme Expérience : dans la flamme non éclairante d’un bec Mecker, on porte un fil de platine ayant été trempé dans une solution contenant des ions. Observation : couleur des flammes suivant les différents ions chauffés Baryum Calcium Cuivre Potassium Lithium Sodium Strontium Conclusion : les couleurs obtenues sont caractéristique des ions. Ces tests permettent donc d’identifier des ions en solution.

Les spectres de flammes sont des spectres de raies. 2- Atomes isolés ou ions monoatomiques dans une flamme Les spectres de flammes sont des spectres de raies. Dans un spectre de raies, le nombre et les couleurs des raies sont caractéristiques d’un atome ou ion. Exemple du mercure

Le spectre est la signature de l’atome. 2- Atomes isolés ou ions monoatomiques dans une flamme Exemple du sodium Dans le cas du sodium on observe une raie caractéristique : un doublet jaune orangé à 589 nm Le spectre est la signature de l’atome. Des spectres de référence permettent d’identifier des espèces inconnues. Ex 14 p.76

3- Gaz chauffé à basse pression

• la couleur de la lumière émise dépend de l’atome. 3- Gaz chauffé à basse pression • Un gaz sous faible pression et à haute température émet de la lumière. • la couleur de la lumière émise dépend de l’atome. • Les spectres obtenus sont des spectres discontinus, des spectres de raies.

3- Gaz chauffé à basse pression Exemple du mercure

II-Spectres d’absorption Définition : Spectre obtenu en analysant la lumière blanche qui a traversé une substance (solution ou gaz).

1- Spectre de bandes d’absorption : Un spectre de bande est caractéristique de la substance dissoute en solution. La couleur absorbée sera complémentaire de la couleur émise par la solution. Solution colorée Spectre de bandes d ’absorption La solution est de couleur magenta donc elle absorbe le vert.

2- Spectre de raies d’absorption : Le gaz absorbe les radiations qu’il est capable d’émettre. 

III- Application à L’astrophysique

La couleur de l’étoile renseigne sur la température de la surface Une étoile est une boule de gaz chaud et dense. Sa surface la photosphère émet une lumière donnant un spectre d’émission continu d’origine thermique. La couleur de l’étoile renseigne sur la température de la surface La lumière quittant le sol traverse la chromosphère, atmosphère formée de gaz sous faible pression. La lumière émergeante donne un spectre de raies d’absorption.

Les spectres de raies d’absorption de l’étoile nous renseignent sur la composition chimique de l’atmosphère de l’étoile. Exemple :