Leçons de niveau 11

La classification périodique des éléments/Annexe/Les spectres

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Les spectres
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Annexe 2
Leçon : La classification périodique des éléments

Annexe de niveau 11.

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Les spectres d'émission[modifier | modifier le wikicode]

Généralisation : spectre d’un corps chaud[modifier | modifier le wikicode]

Un gaz à pression élevée, un liquide ou un solide, s’ils sont chauffés, émettent de la lumière. La longueur d’onde de cette lumière ne dépend pas de la nature du corps, mais uniquement de sa température.

Exemple : une brique portée à 1 000 °C émettra la même lumière qu’un bloc de fer porté à la même température. Un radiateur à 37 °C, émet des infrarouges, tout comme le corps humain.

Pour un corps comme le Soleil (5 700 °C en surface), le maximum de l’intensité émise se situe dans le visible.

  • Plus la température du corps est élevée, plus le maximum de l’intensité émise se déplace vers les courtes longueurs d’ondes (violet, ultraviolet et rayons X).
  • Le spectre de la lumière émise par un corps chaud est continu (sauf dans le cas d’un gaz sous faible pression).
Intensité lumineuse émise par des corps portés à différentes températures.

Spectre d’émission discontinu[modifier | modifier le wikicode]

Certaines lampes sont constituées d’une ampoule sans filament. Cette ampoule contient des vapeurs métalliques (vapeurs d’hydrogène, sodium, mercure…) qui sont soumises à des tensions électriques très élevées. La décharge électrique qui a lieu dans ces ampoules excite (c’est-à-dire donne de l’énergie) les atomes de vapeurs. Pour revenir à leur état fondamental (état désexcité), les atomes doivent se débarrasser de cette énergie. Ils la libèrent alors sous forme de lumière.

  • On obtient un spectre de raies.
  • À chaque raie correspond une radiation monochromatique (une seule couleur) de longueur d’onde bien déterminée.
  • Chaque vapeur a un spectre de raies qui lui est propre.

Les spectres d’absorption[modifier | modifier le wikicode]

Schéma d'un TP sur les spectres d'absorption.jpg

Un morceau de sodium est chauffé à l’aide d’un bec Bunsen, ce qui entraîne la formation de vapeurs de sodium. La lumière blanche de la source lumineuse traverse ces vapeurs de sodium puis est décomposées par un prisme.

Une raie noire apparaît dans le spectre de la lumière blanche. Cette raie noire occupe la position de la raie jaune du spectre d’émission.

Un gaz ne peut absorber que les radiations qu’il serait capable d’émettre s’il était excité.

Application : détermination de la composition de l’atmosphère d’une étoile[modifier | modifier le wikicode]

La structure du Soleil[modifier | modifier le wikicode]

Voir l'annexe Le Soleil

Le spectre du Soleil[modifier | modifier le wikicode]

La lumière émise par la surface du Soleil traverse son atmosphère. Certaines radiations sont absorbées par les éléments contenus dans l’atmosphère solaire. Le spectre du Soleil est donc un spectre d’absorption. Les différentes raies d’absorption permettent de déterminer la composition chimique de l’atmosphère solaire.

Les astronomes réalisent le spectre des étoiles (comme pour le Soleil) pour déterminer la composition de leur atmosphère.