Les spectres

Le spectre électromagnétique

1) Longueur d'onde λ ("lambda")

On a déjà parlé du spectre électromagnétique dans le chapitre "santé" (voir ici)
Les différentes ondes y étaient classées en fonction de leur fréquence F.
On les classe également en fonction de leur longueur d'onde λ dans le vide.
Celle-ci se calcule en utilisant la formule λ = cF avec λ : longueur d'onde en mètres c=3×108m.s-1 : vitesse de la lumière dans le vide F : fréquence en hertz (Hz)

2) Spectre de corps noir

Tout objet chaud émet un rayonnement électromagnétique. Le spectre est continu et son intensité maximale se situe à une longueur d'onde d'autant plus petite que sa température est élevée.
Ci-contre, voici les spectres d'une lampe à incandescence et d'une lampe halogène : les spectres sont similaires, mais celui de la lampe à incandescence, plus froide est décalé vers les grandes longueurs d'onde.

Cela permet d'expliquer les couleurs des étoiles : certaines ont une couleur rouge et sont donc plutôt "froides" et d'autre ont une couleur blanche ou bleutée et sont donc chaudes. Notre soleil, jaune a une température intermédiaire d'environ 5500°C à sa surface.

 

3) Spectres d'émission et d'absorption

a- Emission

Lorsque les atomes d'un gaz sont exités ils peuvent émettre une lumière monochromatique à certaines longueurs d'onde caractéristiques.
C'est que l'on peut observer sur les spectrogrammes ci-contre ou bien à travers un spectroscope, comme sur les photos ci-dessous.


Lampe à vapeur d'hydrogène

Lampe à vapeur de mercure

Lampe à vapeur de sodium

 

Cela permet de reconnaître quel est le gaz ou quels sont les gaz excités à l'intérieur d'une lampe.
Ce n'est pas suffisant pour pouvoir déterminer quels sont les gaz qui composent l'atmosphère d'une planète ou d'une étoile, voir de détecter des nuages de gaz géants présents entre les étoiles dans la galaxie.

b- Absorption

Un atome est suceptible d'absorber les longueurs d'ondes qu'il est capable d'émettre lorsqu'il est excité.
S'il un gaz se trouve entre une source de lumière et un observateur, le spectre observé sera amputé des longueurs d'onde correspondant au spectre d'émission de ce gaz. Il est donc alors possible de le détecter !

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