Univers 4

1. Univers 4 Les spectres lumineux

2. 1. Définitions • Un spectre lumineux est la figure obtenue par décomposition d’une lumière en radiations monochromatiques au moyen d’un prisme ou d’un réseau. • Une radiation monochromatique correspond à une radiation d’une seule couleur. • La lumière se comporte comme une onde, elle est caractérisée par une longueur d’onde notée λ dont l’unité est le nanomètre (nm)

3. 2. Les spectres d’émission • Ce sont des spectres produits directement par la lumière émise par une source.

4. 2.1. Les spectres d’émission continus d’origine thermique • Expérience: La source est de la lumière blanche émise par un corps « chaud » (soleil, lampe à incandescence, gaz à haute pression, solide …)

5. Le passage d’une bande à une autre étant progressif, ce spectre est dit continu.

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

7. La couleur d’une source lumineuse thermique dépend de sa température, et pas de la nature de la source. •  L’étude du spectre de la lumière émise par un corps chaud détermine sa température et non la nature du corps.

8. 2.2. Les spectres d’émission discontinus ou spectres de raies • Expérience: La source est de la lumière émise par un gaz à basse pression (néon, lampe spectrale, …)

9. Tube fluorescent

10. Lampe à vapeur de mercure • Spectre de raies • polychromatique

11. Lampe à vapeur de sodium • Spectre de raies • Quasi monochromatique

12. Spectre caractéristique de chaque élément chimique Hg Na Ne

13. Un gaz excité à basse température (collision entre les particules de gaz due à une décharge électrique) émet de la lumière dont le spectre est discontinu, c’est à dire constitué de différentes raies colorées (radiations monochromatiques) sur fond noir. • Le spectre de raies d’émission est caractéristique de l’entité chimique présente dans le gaz. • L’analyse d’un spectre d’émission d’un gaz excité permet de déterminer, par comparaison à des tables, la composition du gaz.

14. 3. Les spectres d’absorption • Ce sont des spectres obtenus en analysant la lumière blanche qui a traversé une substance (gaz, liquide ou filtre).

15. 3.1. Les spectres de raies d’absorption • Dispositif où la lumière traverse un gaz:

16. Spectre d’absorption du sodium • Spectre d’émission du sodium • La raie noire du spectre d'absorption du sodium correspondent à la raie jaune de son spectre d'émission.

18. Pour un même élément, les raies d’émission du spectre d’émission et les raies d’absorption du spectre d’absorption ont les mêmes longueurs d’onde. • Une entité chimique ne peut absorber que les radiations qu’elle est capable d’émettre.

19. 3.2. Les spectres de bandes d’absorption • La lumière traverse une solution colorée ou un filtre

20. Spectre d’absorption de la solution de permanganate de potassium • La solution de couleur magenta (bleu + rouge) laisse passer le rouge et le bleu mais absorbe les autres couleurs.

21. Spectre d’absorption de la solution de sulfate de cuivre • La solution de couleur cyan (bleu + vert) laisse passer le bleu et le vert mais absorbe les autres couleurs.

22. Les spectres d’absorption de solutions colorées présentent des bandes sombres sur un fond continu coloré : une bande sombre correspond à la lumière absorbée par la solution. • La couleur de la solution résulte de la présence des radiations qui ne sont pas absorbées.

23. 4. La lumière des étoiles • Le spectre d’une étoile permet de connaître sa température de surface et nous renseigne sur la composition chimique de son atmosphère. Ex. • Remarque: le Soleil est essentiellement composé d’hydrogène (73,5%) et d’hélium (25%)