I) Les spectres d'émissions

1) Définition

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

(lampe à incandescence, corps chauffé, lampe à vapeur de sodium…)

Dispositif expérimental permettant d’obtenir un spectre d’émission

 

Montage :

 Le spectre lumineux observé sur l’écran est la figure obtenue par décomposition de la lumière émise par la source au moyen d’un système dispersif.

 Le système dispersif ici utilisé est un prisme, ce système pour décomposer la lumière utilise le principe de la réfraction.

 Remarque :

 On peut également décomposer la lumière au moyen d’un réseau en utilisant   le phénomène de diffraction de la lumière. Un réseau est support plan comportant un très grand nombre de traits fins parallèles et équidistants (CD,billets de monnaie,…).

 La fente sélectionne un faisceau lumineux étroit

La lentille de projection projette l’image à l’infini (grande distance)

 2) Spectre d’émission continu d’origine thermique

2.1) Relation couleur température

Expérience :

 On observe que quand l’intensité traversant la lampe varie, la couleur du filament (métal) de la lampe change également car il y changement de température, ex : quand le filament apparaît rouge, alors la lampe est chaude, et de plus en plus que la couleur du filament se rapproche vers le jaune, la lampe est encore plus chaude.

 On peut donc déduire qu’il existe une relation entre la couleur du corps chauffé (le filament) et sa température.

2.2) Relation température spectre d’émission

 Pour cette expérience on réutilise le même montage (et bien sur en simultané le 1er montage pour pouvoir observer le spectre lumineux de la source lumineuse qui est la lampe), et obtient le spectre lumineux observé sur un écran à l’aide de la lumière émise par la lampe qui est décomposée à l’aide d’un prisme.

 Expérience :

 Précédemment on avait vu qu’en faisant varier (à l’aide du rhéostat et de la résistance) l’intensité lumineuse de la lampe, on faisait indirectement varier la température du filament.

 A l’aide d’un spectroscope on observe le filament porté à haute température, on observe alors le spectre ci-dessous :  

Spectre d'émission continu (filament haute température)

Toujours à l’aide du spectroscope, on observe cette fois alors le filament à basse température, on observe alors le spectre ci-dessous :

On obtient alors comme pour le spectre du mercure, un spectre qui n’est pas continu constitué de raies (deux raies très proches et jaunes) sur un fond noir.

Spectre d’émission continu (filament porté à basse température)

On peut donc conclure que le spectre d’émission de la lampe à incandescence est lié à la température de son filament.

Donc tout corps fortement chauffé (le filament)  émet une lumière visible dont le spectre est continu. Plus le corps est à haute température, plus son spectre lumineux s’enrichit vers le bleu.

 

3) Spectre de raies d’émission

Montage :

On utilise une lampe à décharge qui est un tube de verre contenant un gaz (ici gaz de mercure) à basse pression.

Lorsque le gaz est traversé par une décharge électrique, il émet de la lumière.

 Expérience :

On décompose cette lumière à l’aide d’un prisme et on observe ainsi le spectre (observé sur l’écran) de la lumière émise par le gaz (mercure) :

 

Spectre d'une lampe à vapeur de mercure

 

(432 ; 547 ; 575 ; 580 ; 670 ; 690 nm)

 Le spectre observé n’est pas continu, ce spectre d’émission est constitué de raies colorés sur un fond noir (on a précisé les longueurs d’onde de ces raies).

 On réalise cette fois l’expérience avec le gaz sodium, on observe ainsi le spectre de la lumière émise par le gaz (sodium) :

Spectre d'une lampe à vapeur de sodium

(589 nm et 589,6 nm)

On obtient alors comme pour le spectre du mercure, un spectre qui n’est pas continu constitué de raies (deux raies très proches et jaunes) sur un fond noir.

 

 Donc, un gaz à basse pression, lorsqu’il est chauffé ou soumis à des décharges électriques (comme ici), émet de la lumière dont le spectre n’est pas continu. Ce spectre d’émission de raies colorées.

On note donc ce genre de spectre, un spectre de raies d’émission.

 

De plus un spectre de raies d’émission caractérise l’entité chimique présente dans le gaz chauffé.

Le spectre de raie constitue donc  une signature d’une espèce chimique et révèle sa présence. 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Commentaires (1)

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