Univers 4 : La composition des étoiles

I) Qu'est-ce qu'un spectre ?

1) Obtenir un spectre

Un prisme ou un réseau permettent de décomposer la lumière provenant d'une source. Cette décomposition est appelé « spectre » de la lumière. Les couleurs ainsi obtenu correspondent aux radiations lumineuse (une couleur = une radiation).
Une radiation est caractérisée par sa longueur d'onde λ, exprimée en nm le plus souvent.
Les radiations visibles par l'œil humain vont de 400 nm environ pour le violet à 800 nm environ pour le rouge.

Les sept couleurs de l'arc-en-ciel sont les couleurs dominantes du spectre continu :

2) Les différents types de spectres

Spectre continu : un spectre est continu si les radiations qui le composent se suivent sans interruption.
Exemple : le spectre de la lumière blanche.

Spectre discontinu : un spectre est discontinu si les radiations qui le composent ne se suivent pas.
Exemple : le spectre de la lumière du Soleil.

Spectre polychromatique : un spectre est polychromatique s'il est composé de plusieurs radiations.
Exemple : le spectre de la lumière blanche.

Spectre monochromatique : un spectre est monochromatique s'il n'est composé que d'une seule radiation.
Exemple : le spectre de la lumière d'un laser.

II) Influence de la température de la source

Le spectre de la lumière émise par un corps chaud dépend de la température de ce dernier. Plus la température augmente, plus le spectre s'enrichit avec les couleurs verte, bleue et violette.
On utilise cette propriété pour trouver la température des étoiles (voir TP6).

Spectre d'une lumière blanche produite par un corps à température élevée :

Spectre d'une lumière blanche produite par un corps à température basse :

III) Spectres d'émission et d'absorption

1) Les spectres d'émission

Comme son nom l'indique, un spectre d'émission est le spectre de la lumière émise par un corps ou une entité chimique. Lorsqu'une entité chimique est chauffée, elle émet certaines radiations en particuliers : le spectre obtenu est donc constitué de quelques raies colorées sur fond noir. On l'appelle aussi spectre de raies.

Spectre d'émission du sodium :

Spectre d'émission du mercure :

2) Les spectres d'absorption

Un spectre d'absorption est le spectre obtenu après absorption de la lumière par une entité chimique. Pour obtenir un spectre d'absorption, il faut d'abord avoir une source de lumière blanche (par exemple, une lampe à incandescence), puis faire passer cette lumière à travers une entité chimique (par exemple, un verre teint). Une partie de la lumière est alors absorbée par cette entité chimique, et le spectre obtenu à la sortie est celui de la lumière blanche avec des raies noires, correspondant aux radiations absorbées.

Remarque : Une entité chimique ne peut absorber que les radiations qu'elle peut émettre.

Spectre d'absorption du sodium :

Spectre d'absorption du mercure :

Bilan du chapitre

- Je sais que la longueur d'onde caractérise une radiation monochromatique.
- Je sais qu'un corps chaud émet un rayonnement continu dont les propriétés varient avec la température.
- Je connais la composition chimique du Soleil (hydrogène et hélium).