Lycée Paul CEZANNE – Aix-en-Provence 2nde – Réforme 2010 http://www.stardustlabs.fr La lumière est un ensemble de radiations, visibles et invisibles. Une radiation est caractérisée dans le vide par sa longueur d’onde λ en nm. Le domaine des radiations visibles s’étend de 400 nm (violet) à 800 nm (rouge). Spectre de la lumière (visible et invisible) : Rayons γ Rayons X 10 pm I.R proches U.V. 10 nm 400 nm 800 nm I.R lointains Microondes 1 mm Ondes radio 1m λ Une lumière monochromatique (mono – une seule, et chromos – couleur) est une lumière constituée d’une seule couleur : le laser rouge donne une lumière monochromatique. Une lumière polychromatique est une lumière constituée de plusieurs couleurs (ou radiations). La lumière blanche émise par une lampe à incandescence est une lumière constituée d’une infinité de radiations. Un spectre de lumière est le résultat de la décomposition de la lumière au travers d’un système dispersif (prisme ou réseau), les différentes couleurs qui composent la lumière sont alors révélées. Un spectre d’émission continu est obtenu en décomposant la lumière émise par un corps dense et incandescent (solide, liquide) à l’aide d’un prisme ou d’un réseau. Source incandescente Spectre continu d’émission dans le domaine visible : Partie I – L’Univers La lumière des étoiles Lycée Paul CEZANNE – Aix-en-Provence 2nde – Réforme 2010 http://www.stardustlabs.fr Lampe de faible intensité (basse température) : Lampe de moyenne intensité (moyenne température) : Lampe de forte intensité (température élevée) : λ (en nm) Lorsqu’une lampe brille faiblement (sa température est relativement basse), son spectre comporte peu de couleurs de petites longueurs d’onde (violet, bleu voire vert). Plus sa température augmente et plus son spectre s’enrichit dans les courtes longueurs d’onde. Luminance (W.m 2.sr-1) 6,00E+05 LOI DE WIEN D'UN CORPS NOIR 3500 K 4000 K 4500 K 5000 K 5500 K 6000 K 6500 K 7000 K 7500 K 8000 K 8500 K 5,00E+05 4,00E+05 3,00E+05 2,00E+05 1,00E+05 λ (en nm) 1,00E+00 0 1000 U.V. 2000 I.R. Un corps n’émet pas la même intensité de lumière pour toutes les longueurs d’onde : il émet un maximum de lumière pour une longueur d’onde directement reliée à la température du corps. Plus le corps est chaud, et plus ce maximum se déplace vers les courtes longueurs d’ondes (vers le bleu, etc.). Loi de WIEN : max Partie I – L’Univers 2,898.10 3 où θ est la température de l’étoile en °C 273 La lumière des étoiles Lycée Paul CEZANNE – Aix-en-Provence 2nde – Réforme 2010 http://www.stardustlabs.fr Lorsqu’un gaz est excité (par chauffage ou décharge électrique), il émet de la lumière : si on décompose cette lumière par un prisme, on obtient un spectre de raies d’émission, c’est-à-dire des raies brillantes de couleur sur fond noir. Les raies d’émission sont caractéristiques du gaz qui les émet, le spectre de raies d’émission est la « carte d’identité » du gaz. Lorsque la lumière émise par un corps chaud traverse un gaz plus froid, ce dernier va absorber les radiations de longueur d’onde qu’il serait capable d’émettre : on obtient par dispersion d’un prisme un spectre de raies d’absorption, c’est-à-dire un spectre continu avec des raies noires. Ces raies correspondent aux raies d’émission de ce même gaz. Pour un gaz donné, le spectre de raies d’émission et le spectre de raies d’absorption sont complémentaires : le gaz ne peut absorber que les radiations qu’il est capable d’émettre. Le spectre de raies d’émission ou d’absorption est la carte d’identité d’un élément. Partie I – L’Univers La lumière des étoiles Lycée Paul CEZANNE – Aix-en-Provence 2nde – Réforme 2010 http://www.stardustlabs.fr Sources des spectres : On étudie le spectre d’une étoile : la longueur d’onde pour laquelle son émission de lumière est maximale indique la température de l’étoile, selon la loi de WIEN. Application de la loi de WIEN : max 2 ,898.10 3 , où θ est la température de l’étoile en °C. 273 L’analyse minutieuse du profil spectral d’une étoile montre chutes brutales d’intensité lumineuse correspondant aux raies d’absorption sur le spectre de l’étoile : en effet, la lumière émise par la surface de l’étoile (donnant alors un spectre continu d’émission) traverse ensuite l’atmosphère de l’étoile (gaz), et parfois même un nuage de gaz interstellaire. Les raies d’absorption sont caractéristiques de la composition du gaz traversé, on est ainsi capable de déterminer la composition chimique des étoiles et des nuages de gaz interstellaires sans y aller. Partie I – L’Univers La lumière des étoiles