Résumé — Les spectres lumineux
Ce résumé condense l’exigible du chapitre. L’idée directrice : la lumière émise par une source porte une signature — son spectre — qui renseigne sur la température ou la composition chimique de la source.
Lumière et longueur d’onde
- Lumière blanche : mélange de toutes les radiations colorées visibles — le spectre de la lumière du Soleil est continu.
- Radiation monochromatique : lumière d’une seule couleur, caractérisée par sa longueur d’onde λ, exprimée en nanomètres (1 nm = 10⁻⁹ m).
- Domaine visible : de 400 nm (violet) à 800 nm (rouge) environ.
- Dispersion : un prisme ou un réseau dévie différemment chaque longueur d’onde — c’est ce qui étale la lumière en spectre.
Le spectre continu d’origine thermique
- Corps chaud (filament, étoile, métal en fusion) : il émet un spectre continu, sans coupure entre les couleurs.
- Effet de la température : plus le corps est chaud, plus son spectre est large et enrichi vers le violet — et plus sa couleur perçue tire vers le blanc-bleu.
- Application : la couleur d’une étoile renseigne sur sa température de surface — une étoile bleue est plus chaude qu’une étoile rouge.
Les spectres de raies
- Spectre de raies d’émission : un gaz chaud à basse pression émet quelques raies colorées sur fond noir.
- Spectre de raies d’absorption : une lumière blanche traversant un gaz froid présente des raies noires sur fond continu — aux mêmes longueurs d’onde que les raies d’émission de ce gaz.
- Signature chimique : chaque élément possède un ensemble de raies unique. Retrouver ces raies dans le spectre d’une étoile révèle les éléments présents dans son atmosphère.
Identifier une entité par ses raies
On compare les longueurs d’onde des raies observées aux valeurs tabulées de chaque élément. Toutes les raies de l’élément doivent être présentes pour conclure.
Les pièges classiques
Trois confusions à éviter
Émission ≠ absorption : raies colorées sur fond noir pour l’émission, raies noires sur fond coloré pour l’absorption — mais aux mêmes longueurs d’onde pour un même élément. Un spectre continu renseigne sur la température, un spectre de raies sur la composition. Et λ = 500 nm n’est pas « la couleur verte de la molécule » : c’est une radiation, pas une propriété de l’objet.
L’essentiel
Corps chaud → spectre continu qui s’enrichit vers le violet quand la température monte. Gaz → spectre de raies, véritable code-barres de l’élément. C’est ainsi qu’on connaît la température et la composition des étoiles sans y aller.
Le cours en vidéo
- Les spectres lumineux (2de)