Définition
Spectre d'émission
Un spectre d'émission est un diagramme ou un graphique qui montre la lumière émise par un objet, répartie en fonction de son énergie ou de sa longueur d'onde.
Spectre continu
Un spectre continu est un spectre qui contient toutes les longueurs d'onde de lumière visibles, sans interruption, souvent émis par des objets denses tels que les étoiles ou des corps chauffés.
Spectre de raies
Un spectre de raies est un spectre qui ne contient que certaines longueurs d'onde spécifiques de lumière, souvent émis par des gaz à basse pression ou des éléments chimiques uniques.
Longueur d'onde
La longueur d'onde est la distance entre deux crêtes consécutives d'une onde. Elle est généralement mesurée en mètres.
Fréquence
La fréquence est le nombre d'oscillations d'une onde par seconde, mesurée en hertz (Hz).
Relation longueur d'onde-fréquence
La relation entre la longueur d'onde (λ), la fréquence (f), et la vitesse de la lumière (c) est donnée par la formule c = λ × f.
Les Types de Spectres
Spectres Continus
Les spectres continus sont produits par des objets qui émettent de la lumière à toutes les longueurs d'onde sans interruption. Un exemple notable d'un spectre continu est celui émis par une source lumineuse telle qu'une ampoule à incandescence ou une étoile. Dans ces cas, la matière dense de l'objet émet de la lumière sur tout le spectre visible en raison des nombreuses interactions entre ses particules. La lumière blanche, par exemple, contient toutes les couleurs de l'arc-en-ciel. Lorsque la lumière blanche est décomposée à l'aide d'un prisme, elle se sépare en un spectre continu.
Spectres de Raies
Contrairement aux spectres continus, les spectres de raies se composent de plusieurs raies distinctes, chaque raie correspondant à une longueur d'onde particulière. Ces raies apparaissent comme des lignes fines sur un fond noir dans un spectromètre. Les spectres de raies sont typiquement produits par des gaz à basse pression ou des éléments chimiques chauffés à hautes températures. Chaque élément chimique émet un spectre de raies unique qui peut être utilisé pour identifier sa présence dans une substance. Ce phénomène est à la base de la spectroscopie, une technique qui permet d'analyser la composition chimique des corps célestes. Par exemple, les raies spectrales émises par l'hydrogène dans un tube de décharge électrique sont caractéristiques et ne correspondent qu'à cet élément.
Calculs et Formules
Dans le domaine des spectres d'émission, certaines relations mathématiques sont indispensables. Une relation fondamentale est celle qui lie la longueur d'onde (λ) et la fréquence (f) par le biais de la vitesse de la lumière (c). Selon la formule c = λ × f, où c est une constante égale à environ 299,792,458 mètres par seconde (m/s). Cette formule est cruciale pour convertir entre longueur d'onde et fréquence lors de l'analyse spectrale. Sur le spectre électromagnétique, une longueur d'onde plus courte, telle que celle d'une raie spectrale, correspond à une fréquence plus élevée. Cela signifie que nous pouvons déterminer la fréquence de la lumière observée si nous connaissons sa longueur d'onde et vice versa.
A retenir :
Les spectres d'émission nous révèlent comment les objets émettent de la lumière sous forme de spectres continus ou de spectres de raies. Les spectres continus couvrent toutes les longueurs d'onde sans interruption, caractéristiques des objets denses comme les étoiles. Les spectres de raies, en revanche, ne contiennent que certaines longueurs d'onde spécifiques, souvent observés dans les gaz ou des substances particulières, chaque élément constituant un spectre de raies unique. Fondamentalement, la longueur d'onde et la fréquence de la lumière sont liées par la formule c = λ × f, ce qui nous permet d'effectuer des calculs essentiels en analyse spectrale.
