Chapitre 9 - Les spectres lumineux

L’Univers
Chapitre 9
Les spectres lumineux
Seconde
Pré-requis :
- Un prisme ou un réseau permet de décomposer la lumière blanche : on obtient un spectre continu
- La superposition de lumières colorées donne une nouvelle lumière colorée ou blanche
- Un filtre absorbe une partie de spectre de la lumière blanche
Objectifs :
- Savoir qu’un corps chaud émet un rayonnement continu, dont les propriétés dépendent de la
température
- Repérer, par sa longueur d’onde dans un spectre d’émission ou d’absorption, une radiation
caractéristique d’une entité chimique
- Utiliser un système dispersif pour visualiser sdes spectres d’émission et d’absorption et comparer
ces spectres à celui de la lumière blanche
- Interpréter le spectre de la lumière émise par une étoile : température de surface et entités
chimiques présentes dans l’atmosphère de l’étoile
- Connaître la composition chimique du Soleil
Une radiation est caractérisée par sa longueur d’onde λ (lambda), généralement
exprimée en nanomètre (nm).
Longueurs des radiations de la lumière visible
Un prisme ou un réseau permet de décomposer la lumière et d’en observer le
spectre.
I - Les spectres d’émission
On appelle spectre d’émission le spectre de la lumière directement émise par une
source.
1) Spectre continu
Le spectre de la lumière émise par un corps dense et chaud est un spectre continu.
La couleur de la lumière émise par le corps dense et chaud passe du rouge au blanc
quand sa température augmente.
Le spectre de la lumière émise par un corps dense et chaud s’enrichit
progressivement vers le violet lorsque la température augmente.
Spectres d’émission d’un filament dont la température augmente (T3 > T2 > T1)

2) Spectres de raies
Le spectre de la lumière émise par un gaz, sous faible pression et à haute
température, est un spectre de raies. Chaque entité chimique (atome ou ion)
possède un spectre de raies bien déterminé, ce qui permet de l’identifier.
Spectre d’émission de l’hydrogène (a), de la vapeur de sodium (b) de la vapeur de mercure (c)
II - Les spectres d’absorption
Le spectre d’absorption d’une substance est le spectre obtenu après la traversée de
cette substance par la lumière blanche.
 Le spectre d’absorption d’une entité chimique est constitué de raies sombres sur
le fond coloré d’un spectre continu.
 Une entité chimique (atome ou ion) ne peut absorber que les radiations qu’elle est
capable d’émettre. Le spectre de raies d’absorption renseigne donc sur la nature
des gaz traversés par la lumière blanche.
Spectres de raies d’émission (a) et d’absorption (b) du mercure
III - Applications à l’astrophysique
L’analyse du spectre de la lumière émise par une étoile donne des renseignements
sur sa température de surface et sa composition chimique par comparaison avec les
spectres d’atomes ou d’ions mesurés au laboratoire.
Etat de la lumière à différents stades entre son émission et sa réception sur Terre
La température de surface du Soleil est de l’ordre de 5 500°C. Le Soleil et son
atmosphère sont essentiellement composés d’hydrogène et d’hélium.