Spectre d'émission et d'absorption
Résumé
Un prisme (ou un réseau) permet de décomposer un rayon de lumière en fonction de ses différentes fréquences.
Le spectre lumineux obtenu peut être continu ou discret (spectre de raies).
Une des grandes découvertes de la mécanique quantique est que l'énergie d'un atome ne peut prendre que certaines valeurs bien déterminées. Elle est « quantifiée » (voir l'animation spectre de raie de l'atome d'hydrogène). Pour cette raison, un gaz composé d'un seul atome ne peut absorber ou émettre qu'un nombre limité de fréquences.
Pour un même élément, le spectre d'émission (partie supérieure de l'animation) possède les mêmes fréquences que son spectre d'absorption (partie inférieure).
Source pour les valeurs des raies spectrales : CDS Université de Strasbourg (lien) d'après Reader J., and Corliss Ch.H. CRC Handbook of Chemistry and Physics; NSRDS-NBS 68 (1980). programmation Adrien Willm.
Objectifs d’apprentissage
- Distinguer spectre d'absorption et spectre d'émission ;
- Caractériser un atome par son spectre lumineux et introduire la spectroscopie ;
- Comprendre que les raies spectrales d'émission d'un élément ont les mêmes fréquences que les raies du spectre d'absorption.
En savoir plus
Si l'atome reçoit un certain quantum d'énergie sous la forme d'un photon, par exemple, il peut absorber cette énergie. L'électron est porté sur un état excité. C'est une transition atomique. De façon spontanée et aléatoire, l'électron tend à redescendre vers son état fondamental en sautant d'un état d'énergie à un autre. Il émet alors un quantum d'énergie sous la forme d'un photon (énergie lumineuse). Ce photon est renvoyé dans une direction qui a peu de chance d'être la même que le photon absorbé, ce qui se traduit par une raie sombre sur le spectre d'absorption.
Le spectre de raies (de lumière) émis par un atome est un témoignage très précis de sa configuration électronique. C'est cette signature atomique qui nous permet de connaître avec précision la composition chimique d'une étoile ou d'un nuage interstellaire simplement par l'analyse spectrale de la lumière émise ou absorbée.
