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Les spectres lumineux Cours

Analyser une lumière consiste à réaliser son spectre, grâce au phénomène de dispersion qui permet d'observer les radiations qui la composent. L'étude des spectres d'émission et d'absorption permet de déterminer certaines propriétés comme la composition, la température ou la couleur de la source ou du filtre. Ceci est particulièrement utile en astrophysique pour l'étude des étoiles, la lumière qu'elles émettent étant la principale source d'informations dont nous disposons.

L'analyse de la lumière

Le phénomène de dispersion permet de former le spectre d'une lumière et ainsi de l'analyser, c'est-à-dire observer les radiations qui la composent.

Dispersion de la lumière blanche par un prisme

Chaque radiation lumineuse est associée à une longueur d'onde \lambda qui permet de la caractériser. Les radiations visibles ont une longueur d'onde comprise entre 400 nm (pour le violet) et 800 nm (pour le rouge) environ.

Les différents domaines des ondes électromagnétiques

Les spectres d'émission, spectre d'émission.

Un spectre d'émission est la figure que l'on obtient en décomposant la lumière émise par une source à l'aide d'un système dispersif (prisme ou réseau).

Montage permettant l'obtention d'un spectre d'émission

Le spectre d'émission contient donc l'ensemble des radiations émises par une source.

Les spectres continus d'origine thermique

Un corps chaud (solide, liquide ou gaz sous haute pression) émet une lumière dont le spectre est continu.

Un morceau de charbon, des braises, un filament d'une lampe à incandescence, la lave en fusion, une barre de fer sont des corps qui, une fois chauds, émettent une lumière dont le spectre est continu.

Spectre continu

La couleur de la lumière émise par un corps chauffé ne dépend pas de sa composition mais de sa température de surface : lorsqu'elle s’élève, le spectre continu d’émission devient de plus en plus lumineux et s'enrichit vers le violet.

Lorsqu'on augmente sa température, la lumière émise par le filament d'une lampe à incandescence passe par les couleurs suivantes :

• Filament rouge : le spectre de la lumière émise ne contient pas de radiations de longueurs d'onde inférieures à 600 nm (a).
• Filament jaune : jaune et vert apparaissent dans le spectre (b).
• Filament blanc : le spectre de la lumière visible contient toutes les radiations de longueurs d'onde comprises entre 400 et 800 nm (c).

Spectre de la lumière émise par le filament d'une lampe à incandescence en fonction de sa température

Les spectres de raies d'émission.

Un gaz chaud à basse pression émet de la lumière dont le spectre n'est pas continu : on obtient un spectre de raies d'émission. À chaque raie correspond une radiation monochromatique de longueur d'onde bien déterminée.

La détermination des longueurs d'onde des raies d'émission permet d'identifier une entité chimique (atome ou ion) : c'est la signature de cette entité chimique.

Spectres de raies d'émission des éléments mercure et cadmium

Les spectres d'absorption, spectre d'absorption.

Un spectre d'absorption est la figure que l'on obtient en décomposant la lumière ayant traversé un corps, celui-ci étant éclairé par une lumière blanche.

Montage permettant l'obtention d'un spectre d'absorption

Les spectres de bandes d'absorption.

Lorsqu'un filtre ou une solution colorée est traversé par de la lumière blanche, le spectre de la lumière obtenue présente des bandes noires sur le fond coloré du spectre de la lumière blanche : c'est un spectre de bandes d'absorption.

Un spectre de bandes d'absorption est caractéristique de la substance colorée présente dans le filtre ou la solution.

La couleur du filtre ou de la solution résulte de la présence des radiations qui ne sont pas absorbées.

Le spectre de la lumière qui a traversé une solution magenta de permanganate de potassium contient principalement les radiations bleue et rouge. La solution a absorbé la composante verte de la lumière blanche incidente.

Spectre de bandes d'absorption de la lumière transmise par une solution de permanganate de potassium

Les spectres de raies d'absorption.

Lorsqu'un gaz à basse pression et à basse température est traversé par de la lumière blanche, le spectre de la lumière transmise est constitué de raies noires se détachant sur le fond coloré du spectre de la lumière blanche : c'est un spectre de raies d'absorption.

Le gaz absorbe les mêmes radiations que celles qu'il est capable d'émettre.

Spectres de raies d'absorption des éléments mercure et cadmium

Application à l'univers, le spectre de la lumière émise par les étoiles.

Une étoile peut être considérée comme une boule de gaz sous haute pression, dont la température varie de plusieurs centaines de millions de degrés, au centre, à quelques milliers de degrés en surface.

La plupart des étoiles comportent une atmosphère constituée de gaz sous basse pression (appelée chromosphère).

Les étoiles émettent donc une lumière dont le spectre est continu et strié de nombreuses raies noires.

Structure simplifiée d'une étoile

Exemple de spectre d'une étoile

La température de surface des étoiles.

Comme pour tous les corps chauds, la couleur d'une étoile et le fond continu de son spectre lumineux nous renseignent sur sa température de surface : plus celle-ci est importante, plus le spectre s'enrichit vers le violet.

Influence de la température de surface des étoiles sur le spectre de la lumière qu'elles émettent

La composition chimique de l'atmosphère des étoiles.

Lorsque la lumière émise par la surface de l'étoile traverse son atmosphère, les gaz sous basse pression qu'elle contient absorbent leurs raies caractéristiques. Les raies d'absorption du spectre lumineux d'une étoile renseignent donc sur les atomes ou les ions présents dans son atmosphère.

L'étoile dont le spectre lumineux est ci-dessous contient l'élément hydrogène et au moins un autre élément mais pas de fer.

Détermination de la composition de la chromosphère d'une étoile

Le cas du soleil.

En 1814, le physicien allemand Joseph von Fraunhofer observe dans le spectre du Soleil plus de 20 000 raies répertoriées dues aux gaz présents dans sa chromosphère. Leur analyse a permis de connaître la composition chimique détaillée et précise du Soleil : les deux éléments les plus abondants sont l'hydrogène (78,4%) et l'hélium (19,6%).

Bien que le cœur du Soleil atteigne une température de l'ordre du million de degrés Celsius, sa couleur jaune nous indique que la température de sa surface est d'environ 5500°C.

Evaluation.5 : Lumières et spectres CORRECTION Exercice.1 : QCM

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Chapitre 4 : Les molécules

1. structure des molécules, 1.1. les liaisons dans une molécule, définition :.

Une liaison covalente correspond à la mise en commun de deux électrons par deux atomes, chacun fournissant un

électron. Elle se schématise par un trait :

A retenir :.

- Les électrons mis en commun par deux atomes sont considérés comme appartenant à ces deux atomes.

- Une liaison covalente double (mise en commun de 4 électrons) est représentée par 2 traits (C = C) et une

liaisons covalentes que peut établir un atome dépend du nombre d'électrons que présente cet atome sur sa couche

pour compléter la couche au maximum permet de prévoir que cet atome va donner une liaison covalente ;

externe à 8 électrons et qui possèdent p électrons dans cette couche externe, permet de prévoir qu'ils

Exemple : L'oxygène contient p = 6 électrons dans sa couche de valence. Il lui en manque 8 ? p pour respecter la

Liaison covalente (simple)

Représentation des, électrons externes, établissement des.

Remarque : une autre méthode consiste à connaitre le nombre de liaisons covalentes que vont engendrer chaque

Atome Nombre de liaisons covalentes

1.2. représentation des molécules, définitions :.

La formule semi-développée plane fait apparaître tous les atomes et toutes les liaisons entre ces atomes SAUF

La formule développée plane fait apparaître tous les symboles des atomes et toutes les liaisons entre les

Nom de la molécule Formule brute Formule

Éthanol c2h6o ch3 ch2 oh.

- Parfois, les molécules sont très complexes et difficiles à représenter. On utilise alors une autre

Formule semi-développée Formule topologique

1.3. modèle de lewis de la liaison de valence.

Exemple : L'oxygène contient p = 6 électrons dans sa couche de valence. Il lui en manque 8 ? p pour en avoir le

Il reste alors 6 ? 2 = 4 électrons non engagés dans une liaison. Le nombre de doublets non liants sera : 4 ÷ 2 = 2.

Représentation de

Lewis de la molécule de.

La représentation de Lewis d'une molécule fait apparaître tous les atomes de la molécule ainsi que tous les

- Le schéma (ou représentation) de Lewis indique le nombre de doublets liants et non liants autour de chaque

On peut modéliser une molécule grâce à un modèle moléculaire qui rend compte de la structure et de la géométrie

- Le modèle compact : il traduit un peu mieux la réalité, les atomes étant en contact les uns avec les autres.

Modèle éclaté Modèle compact

Les objectifs de connaissance :, les objectifs de savoir-faire :, je suis capable de oui non, tp spectres phys5pdf, les spectres lumineux - 2nde - cours physique-chimie - kartable, chapitre 4 : les spectres lumineux - pdf téléchargement gratuit, distribution spectrale des sources lumineuses (lampes et leds) et, fiche_cours_messages_lumierepdf, https://wwwfichier-pdffr/2015/11/12/ch03-l-clairage-dans-l-habitat-prof/, sources - lumière et éclairage, ondes lumineuses : mono/polychromatiques - maxicours, notion de lumière colorée : démarche expérimentale - maxicours, télécharger - petite prof de physique, l'utilisation de l'éclairage led en horticulture - jardins de france, lumières émises par les corps chauds 02 les spectres lumineux, doc) chap 3 : sources de lumières colorées, raie spectrale — wikipédia, propagation et décomposition de la lumière : fiche de cours, efficacité lumineuse spectrale — wikipédia, sensibilité spectrale, cours physique-chimie bac professionnel : choisir une source, lumière : généralités - energie plus le site, la spectroscopie, an1003 - pleiades instruments - catalogue pdf, caractéristiques techniques de l'éclairage en industrie - site, spectroccdpdf, tp n°4 : spectres de quelques sources lumineuses, pdf) mpsi -optique -bases de l'optique géométrique, compte rendu de tp laser et faisceaux gaussiens par meiyo, quel est l'impact écologique de la pollution lumineuse, rayonnement solaire — wikipédia, illuminants et température du blanc • normaprint, exemple de source de lumière primaire et secondaire - le meilleur, rayonnements optiques éclairage à led - risques - inrs.

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Chapitre n°13 Spectres lumineux

I. propagation de la lumière, 1) propagation de la lumière.

La lumière se propage en ligne droite dans tous les milieux transparents et homogènes Dans le vide et dans l’air elle se propage à 300000km/s

2) Applications 

Genius – La distance entre la Terre et la Lune – YouTube

II Les spectres d’émissions

4)  spectre de raies, a) lumière monochromatique.

La lumière d’un laser qui traverse un prisme  n’est pas décomposée.

la lumière du laser est donc constituée que d’une seule couleur, elle est monochromatique

Les spectres d’émission de la lumière 🌈 – spectre continu et spectre de raies | Physique Chimie – YouTube

c) conclusion

Chaque élément chimique a un spectre d’émission particulier qui permet de l’identifier 

III Application à l’astrophysique

A) expérience.

La décomposition de la lumière solaire fut réalisée par Fraunhofer en 1814.

b) Observation et interprétation

Le résultat prouve que la surface du Soleil est un corps chaud à 5600°C.

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