Physique-Chimie au lycée

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Le dictionnaire des sciences

Les spectres continus

Sommaire:
Qu'est-ce qu'un spectre continu ?
Comment reconnaître un spectre continu visible
Sources de lumière à spectre continu
Influence de la température de la source
Montage pour observer un spectre continu
La lumière du Soleil

Qu'est-ce qu'un spectre continu ?

Il s'agit d'un spectre composé de rayonnements électromagnétiques dont les longueurs d'onde varient de manière continue: cela implique qu'il ne s'achève pas de manière brutale à ses extrêmités mais qu'à ces dernières l'intensité des radiations décroisse progressivement jusqu'à être nulle. Cela suppose aussi que ce le spectre ne comporte pas de discontinuité et qu'il ne lui manque aucune longueur d'onde ou intervalle de longueur d'onde. Un spectre continu n'appartient pas forcément au domaine du visible, peut appartenir à un autre intrevalle de longueurs d'ondes.

Comment reconnaitre un spectre continu visible ?

Dans le domaine du visible, un spectre continu est constitué d'un dégradé de couleurs qui est dénué de raies ou de bandes sombres. Il peut s'achever par les couleurs de longueur d'onde extrêmes violet ou rouge (dans ce cas il se prolonge dans l'infrarouge ou l'ultraviolet) ou par un attéunation progressive de l'intensité lumineuse.

Spectre continu de lumière blanche
Exemple de spectre continu complet de la lumière blanche

Sources dont la lumière a un spectre continu

Les spectre continus sont des spectres d'origine thermique, cela signifie qu'il sont obtenus à partir de sources portées à température suffisante pour émettre de la lumière. Une lumière à spectre continu est donc émise par tout corps incandescent tel que du magma en fusion, des braises, le métal travaillé dans une forge, ou le filament d'une lampe chauffé par effet joule lors du passage du courant.

Influence de la température de la source

Chaque spectre continu est caractérisé un maximum d'intensité situé à une longueur d'onde particulière. De ce maximum dépend la couleur avec laquelle la source nous apparait, s'il correspond à une faible longueur d'onde de la lumière visible alors la source est perçu comme ayant une couleur violette-bleue tandis que s'il se situe à des longueurs d'onde élevées dans le visible alors la source semble rougeâtre. La longueur d'onde du maximum d'intensité dépend directement de la température de la source: plus celle-ci a une température élevée et plus cette longueur d'onde est faible. Ainsi lorqu'un corps est chauffé l'incandescence correspond d'abord à l'émission d'une lumière rouge de longueur d'onde élevée et cette longueur diminue lorsque la température augmente.
La loi de Wien est une relation qui permet d'établir la longueur d'onde du maximum d'émission d'un corps en fonction de sa température.

Montage pour observer un spectre continu

Il est indispensable d'utiliser une lampe à incadescence comme source de lumière. Après celle-ci une fente permet de réduire l'étendu de la source lumineuse et d'éviter le chevauchement des lumières dispersées. Ensuite une lentille convergente permet de focaliser la lumière issue de la fente et de la diriger vers un système dispersif qui peut être soit un prisme soit un réseau. Enfin , le spectre peut être observé sur un écran blanc ou un mur.

spectre continu par réseau

Double spectre continu obtenu à l'aide d'un réseau

La lumière du Soleil possède-t-elle un spectre continu ?

Le Soleil est effectivement une source chaude (sa surface est environ à 6000°C) et la lumière qu'émet cette suface a bien un spectre continu néanmoins avant de nous parvenir cette lumière doit traverser deux couches de gaz: tout d'abord celle qui entoure le Soleil ( la chromosphère) puis celle qui entoure la terre (l'atmosphère terrestre). Ces gaz absorbent certaines longueurs d'onde et font apparaitre dans le spectre de la lumière solaire des raies noires: il ne s'agit plus d'un spectre continu mais d'un spectre d'absorption.
Remarque: si l'on décompose la lumière à l'aide d'un prisme ou d'un réseau les raies d'absorption sont si fines qu'il n'est pas possible de les voir.

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