Pour aller plus loin : 

I- Les spectres d’émission. (En relation avec le TP physique N° 05).

1)- Définition.

- Un spectre d’émission est un spectre produit par la lumière directement émise par une source.

- Un spectre lumineux est la figure obtenue par décomposition d’une lumière complexe en ses radiations lumineuses.

2)- Les spectres continus d’origine thermique.

- Exemples :

-  La lampe à incandescence dont on augmente la valeur de la tension. La combustion d’un morceau de charbon.

- Tout corps chauffé à une température suffisante émet de la lumière.

- Le spectre de la lumière émise par un corps chauffé est un spectre d’origine thermique.

- Le corps peut être un solide, un liquide que l’on chauffe ou un gaz fortement comprimé.

-  Résultats importants :

- Les spectres d’origine thermique sont des spectres continus.

- Le spectre évolue avec la température. 

-  Lorsque la température augmente, le spectre devient de plus en plus lumineux et s’enrichit de couleurs vertes, bleues puis violettes. 

- Il s’étale vers les violets et ultraviolets. Il s‘étale vers les courtes longueurs d’onde.

3)- Les spectres de raies.

- Exemple :

-  La lampe à vapeur de mercure.

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- La lampe contient des atomes de mercure sous faible pression.

-  On excite les atomes de mercure grâce à des décharges électriques.

- Observations :

-  Le spectre obtenu est discontinu.

-  Il est constitué d’un nombre limité de radiations.

4)- Les spectres de flamme.

Expérience :

-  Dans la flamme non éclairante d’un bec Mecker, on porte un fil de platine ayant été trempé dans une solution de chlorure de sodium. 

-  La solution contient les ions sodium et les ions chlorure.

-  Observations :

-  La flamme dans laquelle, on a placé le fil de platine ayant été trempé dans une solution de chlorure de sodium, est jaune.

-  Elle met en évidence la présence de l’élément sodium.

- Exploitation :

-  En analyse chimique, on utilise les couleurs de flamme pour rechercher certains ions dans une solution. 

- Les radiations émises sont caractéristiques de la nature chimique des atomes ou des ions présents dans la flamme.

- Quelques couleurs de flamme :

II- Les spectres d’absorption. (En relation avec le TP physique N° 6)

1)- Définition.

- Un spectre d’absorption est un spectre obtenu en analysant la lumière blanche qui a traversé une substance.

2)- Spectres de raies d’absorption.

Expérience : projecteur de diapo (lampe), fente, bec Mecker (NaCl : Chlorure de sodium), lentille, prisme, écran noir.

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- Observations :

-  Le spectre de la lumière qui a traversé le gaz contenant des ions monoatomiques est un spectre continu entrecoupé de raies noires.

3)- Spectres de bandes. Cas d’une solution colorée.

a)- spectre d’absorption d’une solution de permanganate de potassium.

Expérience :

-  Observation :

-  La solution de permanganate de potassium est violette lorsqu’on l'observe à la lumière du jour.

-  L’analyse de la lumière transmise par la solution de permanganate de potassium révèle la présence

  d’une bande sombre dans le spectre de la lumière blanche.

- Une partie du vert et du bleu a été absorbée par la solution.

-  On obtient un spectre de bandes d’absorption.

- Les radiations absorbées dépendent de la nature du milieu.

-  Un spectre de bande est caractéristique de la substance dissoute.

- Spectre d’absorption de la solution jaune : rouge – orange – jaune – vert : bande noire  qui va du bleu au violet.

-  Spectre de la solution bleue : jaune – vert – bleu – violet : bande noire  qui va du rouge à l’orange.

-  Spectre de la solution violette : rouge – orange – jaune – violet : bande noire qui va du vert au bleu.

III- La lumière des étoiles.

1)- Le spectre d’une étoile.

- Les connaissances sur la structure des étoiles proviennent uniquement de l’analyse du rayonnement que nous en recevons.

- Une étoile peut être considérée comme une boule de gaz sous haute pression.

- La température de l’étoile passe de plusieurs centaines de millions de degrés au centre à quelques milliers de degrés en surface.

-  La plupart des étoiles comportent une atmosphère constituée d’un gaz sous basse pression.

2)- Spectre de la lumière solaire.

-  Le spectre de la lumière du Soleil est la superposition de deux spectres :

- Un spectre d'émission continu et

- Un spectre de raies d’absorption.

- Conséquences : 

- La présence du spectre d’émission continu montre que le Soleil est un corps chaud. 

- La présence des raies noires d’absorption indique que le Soleil est entouré d’une couche extérieure gazeuse constituée d’atomes et d’ions.

3)- Structure du Soleil.

- Comme toute étoile le Soleil est une énorme sphère de gaz très chauds qui produisent de la lumière. 

- Le cœur de l’astre est si dense que la lumière transportant l’énergie libérée par les réactions nucléaires met environ 1 million d’années pour parvenir à la surface du Soleil.

- La surface du Soleil est appelée la Photosphère.

-  La température de la photosphère est de l’ordre de 5500 °C.

- L’existence de raies d’absorption est du à la présence d’une atmosphère autour du Soleil. 

- On l’appelle la chromosphère.

-  Elle est constituée de gaz sous faible pression avec des régions où la température atteint 10⁴ °C.

- Entre 300 nm et 700 nm, il existe plus de 20 000 raies répertoriées.

- L’analyse spectrale permet de connaître la composition chimique détaillée et précise du Soleil.

- Les éléments les plus abondants : H : 78,4 % en masse et He : 19,6 % en masse.

4)- Température de surface d’une étoile.

- On peut faire le classement des étoiles selon leur température de surface et leur couleur.

- La couleur d’une étoile traduit sa température.

-  Une étoile bleue est plus chaude qu’une étoile jaune.

- Tableau :

IV- Applications.

1)- QCM :

2)- Exercices.