Cours - PhyZik

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Chapitre 3
Sources de lumière colorée
I - Les sources de lumière
1) Différentes sources de lumière
Matériel : spectres avec le spectroscope Ulice et la fibre pour différentes sources : lampe à incandescence, lampe
fluo, laser , DEL blanche ou de couleur, lampe au sodium
Peu faire l’objet d’une séance en demi-groupe.
Qu’elle soit d’origine naturelle ou artificielle, la lumière correspond à un rayonnement électromagnétique dont nous
pouvons faire le spectre :
Lampe à
filament
Spectre polychromatique d’origine thermique
Soleil
Idem
Lampe
fluorescente
Spectre polychromatique obtenu sous l’effet de décharges électriques dans un gaz
Laser
Spectre monochromatique (laser rouge) obtenu par émission stimulée d’un gaz.
DEL
Lampe au
Sodium
Spectre polychromatique obtenu sous l’effet d’un courant électrique dans un semiconducteur. (DEL blanche)
Spectre monochromatique obtenu par décharges électriques dans un gaz.
Une source de lumière monochromatique n’est composée que d’une seule radiation (couleur) caractérisée par une
longueur d’onde λ.
Ex : λLaser He-Ne = 632,8 nm
Le rayonnement émis par ces sources peut être d’origine thermique c’est à dire par incandescence (lampe à
filament, soleil) ou alors fluorescent (lampe fluorescent, laser, DEL, lampe au sodium)
2) Couleur spectrale
Manipulation Jean Pol : Source Sodium ou 2 Sources de lumière blanche avec une un filtre vert et l’autre un filtre
rouge (celle à 3 faisceaux avec du scotch opaque sur les 2 autres faisceaux inutilisés) avec fente, Réseau et au bout le
spectro ULICE avec une feuille de papier avec trou au niveau de la fibre optique.
Lampe
au
Sodium
Spectre monochromatique obtenu par décharges électriques dans un gaz.
Lumières
vertes et
rouges
spectre polychromatique correspondant à la synthèse additive des deux
lumières.
Les deux lumières sont perçues jaunes sur un écran. Elles produisent la même sensation de couleur mais leurs
spectres sont bien différents.
Il faut donc faire la différence entre la couleur perçue et la couleur spectrale.
II - Les rayonnements sont-ils tous visibles ?
Les ondes électromagnétiques dites « visibles »
sont perçues par le système visuel humain.
Le domaine visible correspond à des radiations
de longueurs d’ondes λ comprises entre 380 nm
et 780 nm. Il est limité par les ultra-violets ( λ <
380nm ) et les infrarouges ( λ > 780 nm ).
III – La lumière émise par une source chaude dépend-elle de sa température ?
Expérience : lampe à filament montée sur un alternostat + spectroscope à fibre optique
La lampe à filament peut être assimilée à un « corps noir » c'est-à-dire qu’elle émet toutes les longueurs d’onde
quand elle est chauffée.
Toutes ces radiations ne sont pas émises avec la même intensité.
A basse température, le filament de l’ampoule apparait rouge. Il semble ensuite jaune quand la température
augmente puis blanc à haute température.
La longueur d’onde λmax de la radiation émise avec le maximum d’intensité dépend de la température de la source.
Elle suit la loi de Wien :
λmax.T = constante = 2,898.10-3 m.K
Rq : Température en Kelvin
0
273
295
∞
22
∞
K Kelvin, échelle absolue
de température
°C degrés Celsius
-273
0
Activité – température de surface du Soleil
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