Les spectres d'émission sont l'ensemble des radiations lumineuses émises par une source. Leur analyse permet de déterminer des propriétés fondamentales de cette source, telles que sa température ou sa composition chimique.
Spectre d'émission
Ensemble des radiations lumineuses émises par une source, obtenu après dispersion de la lumière.
Longueur d'onde (λ)
Grandeur physique caractérisant une radiation lumineuse, exprimée en mètres (m) ou nanomètres (nm). Le domaine visible s'étend de 400 nm à 800 nm.
Lumière monochromatique
Lumière composée d'une seule radiation lumineuse, donc d'une seule longueur d'onde.
Lumière polychromatique
Lumière composée de plusieurs radiations lumineuses, donc de plusieurs longueurs d'onde.
Raie spectrale
Bande étroite et colorée (pour l'émission) ou sombre (pour l'absorption) dans un spectre, caractéristique d'un atome ou d'un ion.
Spectre continu d'un corps chauffé Un corps fortement chauffé (solide, liquide ou gaz sous forte pression) produit de la lumière dont le rayonnement, d'origine thermique, présente un spectre continu. Ce spectre est caractérisé par un ensemble ininterrompu de couleurs, allant du rouge au violet. La couleur de la lumière émise et l'enrichissement en radiations de courte longueur d'onde (vers le bleu) dépendent directement de la température du corps. Plus la température est élevée, plus le spectre s'étend vers le bleu et plus l'intensité lumineuse est forte.
Spectre continu d'un corps chauffé. Plus la température augmente, plus le spectre s'enrichit en radiations bleues.
Spectre de raies d'émission Un gaz d'atomes excité à basse pression émet une lumière composée d'une ou plusieurs radiations très spécifiques. Le spectre obtenu est constitué de raies colorées fines et brillantes sur un fond noir. Chaque atome (ou ion) possède un spectre de raies d'émission unique, qui lui est propre, agissant comme une véritable « carte d'identité ». L'analyse de ces raies permet d'identifier les éléments chimiques présents dans la source lumineuse.
Exemple de spectre de raies d'émission de l'hydrogène.
Spectre des étoiles Une étoile est un corps chaud qui émet sa propre lumière. Son spectre est un spectre continu, similaire à celui d'un corps chauffé, ce qui renseigne sur la température de sa surface. Cependant, ce spectre continu est traversé par de fines raies sombres, appelées raies d'absorption. Ces raies sombres sont caractéristiques des éléments chimiques présents dans l'atmosphère de l'étoile. En effet, les gaz froids de l'atmosphère stellaire absorbent les radiations spécifiques que ces éléments émettraient s'ils étaient excités. L'analyse de ces raies d'absorption permet donc de déterminer la composition chimique de l'atmosphère de l'étoile.
Spectre du Soleil montrant des raies d'absorption sombres sur un fond continu.
A retenir :
- Le spectre continu est émis par des corps chauds et denses ; il renseigne sur la température de la source.
- Le spectre de raies d'émission est émis par des gaz excités à basse pression ; il est la carte d'identité chimique des atomes ou ions présents.
- Le spectre des étoiles est un spectre continu avec des raies d'absorption sombres ; il permet de déterminer la température de surface et la composition chimique de l'atmosphère de l'étoile.