lumierearti1.docx Page 1 sur 4 1STD2A NOM

THÈME LUMIÈRES VISION IMAGE COURS CH. VI. LES DIFFÉRENTS TYPES DE LAMPES 1STD2A NOM : ......................... C 02 PRÉNOM : .................... CLASSE : ................ DATE : .................................. I.
Sources Thermiques a) lampe à incandescence Description : Une lampe à incandescence produit de la lumière lorsqu’un courant électrique traverse un filament métallique et le chauffe à une température élevée (2500°C). Pour le filament, on utilise du tungstène en raison de son point de fusion élevé (3422°C) Le filament est enfermé dans une ampoule de verre remplie d’un gaz inerte à basse pression (diazote, argon …). Grace à lui, la sublimation du tungstène (solideà gaz) est diminuée (cette sublimation se traduit par un dépôt gris sur la paroi interne de l’ampoule, qui diminue l’efficacité lumineuse et limite la durée de vie). Question : pourquoi ne pas laisser de l’air ? … .................................................................................................. .......................................................................................................................................................... Ses défauts : ..................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................... Exemple de Spectre de la lumière émise : Propriétés : .................................................................... .................................................................... .................................................................... .................................................................... b) La lampe à incandescence halogène Description : La lampe halogène au tungstène sous tube de quartz est un autre type de lampe à incandescence. Rappel : Ou se situent la famille des halogènes dans la classification périodique ? … .......................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................... Dans la lampe à incandescence classique, le matériau du filament se perd peu à peu par sublimation (solide à gaz); il se dépose sur les parois internes de l’ampoule, la noircissant, réduisant l’efficacité lumineuse de la lampe et sa durée de vie. Dans les lampes halogène, lorsqu’on ajoute un gaz halogène (diiode I2 par exemple), les atomes de tungstène (W) qui quittent le filament rencontrent des molécules de diiode et se combinent à elles (WI2) dans les zones moins chaudes de l’ampoule. Par convection, ces nouvelles molécules WI2 vont venir au contact du filament sur lequel elles redéposeront leur atome de tungstène, empêchant ainsi tout dépôt sur les parois internes de l’ampoule. L’ampoule de la lampe halogène au tungstène est construite en quartz (ou verres spéciaux) afin de résister aux hautes températures de fonctionnement de la lampe lumierearti1.docx Page 1 sur 4 Quel intérêt ? .......................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................... II.
Sources luminescentes luminescence : une émission de lumière dite « froide » par opposition à l'incandescence qui elle est dite « chaude » a) – Les lampes à décharge 1) description Ce sont des lampes qui n’ont pas de filament et contiennent un gaz. Lorsqu’une tension suffisante est appliquée, un arc électrique se crée, les atomes sont ionisés et contribuent au passage du courant avec les électrons : il y a émission de lumière. Les lampes à décharge ont besoin des éléments électroniques suivants pour fonctionner ; assurer le démarrage et un éclairage continu (faute de quoi la lampe s'éteindrait et s'allumerait 100 fois par seconde). -­‐ un amorceur (starter) -­‐ ballast -­‐ condensateur verre gaz En changeant la composition du gaz ou en modifiant la pression, on obtient des qualités de lumière différentes (argon : bleu, sodium : jaune orangé…). 2) Questions observons le spectre d’une lampe à vapeur de mercure (Hg) et d’une lampe à vapeur de sodium (Na) en basse pression. Conclure : On observe des spectres de …………………………….. La position des ……………….. est caractéristique de l’atome émettant la lumière 3) Exemple d’application à l’éclairage urbain : la lampe à vapeur de sodium Sodium haute pression
Sodium basse pression
lumierearti1.docx Page 2 sur 4 Question : Comparer les spectres de ces deux lampes. Produisent-­‐elles de la lumière blanche ? .......................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................... b) La lampe à halogénures métalliques C’est une lampe à vapeur de mercure haute pression, fournissant l’essentiel de la lumière, à laquelle on a ajouté des iodures métalliques. Ceux-­‐ci émettent des radiations à des longueurs d’ondes absentes du spectre du mercure : le spectre est donc complété, rendant ainsi la lumière blanche. Tout comme pour les lampes halogènes à filament de tungstène, les ampoules de ces lampes sont en quartz et laissent échapper un rayonnement ultraviolet qui doit être filtré. Ces lampes sont utilisées dans les vitrines commerciales, les terrains de sport, … Exemple de Spectre de la lumière émise : Propriétés : .................................................................... .................................................................... .................................................................... .................................................................... .................................................................... .................................................................... c) Les lampes à décharge fluorescentes 1) Spectre du mercure : Comparons le spectre d’une lampe au mercure (ci dessous), d’un tube fluorescent et d’une lampe fluocompacte (basse consommation). Quel est le point commun à ces trois lampes ? … ............... .......................................................................................................................................................... .......................................................................................................................................................... 546
579
436
405
408
491
λ
(nm)
2) Tube fluorescent En plus des raies du mercure, on observe un fond lumineux continu ou toutes les longueurs d’onde du spectre sont représentées ; La lumière est donc blanche. Explication : Le mercure émet des radiations dans l’ultraviolet. lumierearti1.docx Page 3 sur 4 Ces UV excitent la fluorescence d’une poudre blanche déposée sur la paroi interne du tube. Les atomes constituant cette poudre absorbent les UV et réémettent dans le visible 3) Lampe fluocompacte C’est le même principe que le tube fluorescent. Propriétés du spectre de la lumière émise: .................................................................... .................................................................... .................................................................... .................................................................... Sources Les diodes électroluminescentes. (LED) lampe à LED (abrégé de l'anglais Light-­‐Emitting Diode) Une LED est un composant optoélectronique. Ceci signifie qu'une LED est un composant électronique qui émet de la lumière. ci-­‐contre le symbole d'une LED. Elle est composée à partir de deux semi-­‐conducteurs (silicium, germanium…) Elle s’alimente sous quelques volts. Il y a émission dans le bleu/violet et une partie de ces radiations excitent la fluorescence d’autres substances dans les autres gammes de longueur d’onde, d’où une lumière blanche Il existe plusieurs types de Lampe DEL -­‐ Les chromatiques : l'énergie est concentrée sur une plage étroite de longueur d'onde . Ces sources ont un spectre quasiment monochromatique. -­‐ Les blanches : l'énergie est répartie dans le visible sur toute la gamme de longueurs d'onde 380-­‐
780 nm environ. -­‐ Les infrarouges : l'énergie est émise hors du spectre de la lumière visible, au-­‐delà de 700 nm de longueur d'onde. Elles sont utilisées pour transmettre des signaux des télécommande ou de télémesure exploités par exemple dans la détection de position des consoles de jeux, servir d'éclairage pour les caméras infrarouge etc. lumierearti1.docx Page 4 sur 4