Nous avons vu dans le chapitre précédent que la lumière blanche est dispersée lorsqu'elle traverse un prisme. Elle donne alors naissance à un spectre présentant toutes les couleurs de l'arc en ciel.
Nous allons voir dans ce chapitre les différents types de spectres qui existent et leur utilité.
Quand on chauffe un corps solide, il émet un rayonnement lumineux dont le spectre est continu. On a, par exemple, vu en TP (voir couleurs, lumière et déviation) le spectre donné par une lampe :
Ce spectre apparaît car le courant électrique qui passe dans la lampe fait chauffer le filament à très haute température (plus de 2000°C).
Si on diminue l'intensité du courant de façon à baisser la température, on obtient alors un spectre comme celui-ci :
Et si on baisse encore l'intensité du courant, on arrive à un spectre ressemblant à ceci :
Les spectres continus sont d'origine thermique.
Plus la température augmente, plus le spectre s'enrichit dans le violet.
Un gaz chauffé émet un spectre discontinu (aussi appelé spectre de raies) dont voici un exemple :
Si on observe le spectre d'un autre gaz, par exemple le mercure ci-dessous, on constate que les raies ne sont pas aux mêmes places :
Un spectre est caractéristique de l'entité chimique qui le produit. Ainsi, en observant un spectre et en le comparant à des spectres connus on peut déterminer les espèces chimiques qui ont engendrées ce spectre.
Exercice 13 page 242
Pour obtenir un spectre d'absortion, on éclaire une cuve de gaz par de la lumière blanche et on observe le spectre obtenu en sortie de la cuve.
Le spectre d'absorption du mercure est présenté ci-dessous.
On constate que le spectre ressemble à un spectre continu à l'exception de quelques raies noires.
En observant les deux spectres du mercure, on constate que les raies de couleurs du spectre d'émission et les raies noires du spectre d'absorption sont aux mêmes places.
Les spectres d'émission et d'absorption d'une même entité chimique sont complémentaires. Si on les superpose, on retrouve le spectre d'émission continu.
Une entité chimique ne peut donc absorber que ce qu'elle est capable d'émettre.
Exercice 10 page 241
On vient de voir que les raies sont liées aux éléments chimiques. Ceci est utile pour déterminer la composition des étoiles (il n'est en effet pas possible d'aller sur une étoile, d'en prendre un morceau et de revenir l'étudier sur Terre).
En étudiant la lumière émise par les astres et en comparant leurs spectre à ceux de référence, on peut savoir de quoi ils sont fait.
Activité 1 page 244 - document 2
Fin de la première partie de physique
