Spectre de la lumière | Physique-Chimie Seconde

• Violet (λ ≈ 380-450 nm)
• Indigo (λ ≈ 450-495 nm)
• Bleu (λ ≈ 495-570 nm)
• Vert (λ ≈ 570-590 nm)
• Jaune (λ ≈ 590-620 nm)
• Orange (λ ≈ 620-750 nm)
• Rouge (λ ≈ 750-780 nm)

Retenez l'acronyme VIBGYOR : Violet, Indigo, Bleu, Vert, Jaune, Orange, Rouge

La longueur d'onde (λ) est la distance entre deux crêtes consécutives d'une onde lumineuse. Elle s'exprime en mètres (m), souvent en nanomètres (nm) pour la lumière visible.

Où c est la célérité de la lumière dans le vide (c ≈ 3×10⁸ m/s) et ν est la fréquence.

La fréquence (ν) est le nombre d'oscillations par seconde. Elle s'exprime en hertz (Hz).

Plus la longueur d'onde est courte, plus la fréquence est élevée.

Le spectre électromagnétique comprend toutes les ondes électromagnétiques, classées par longueur d'onde ou fréquence. La lumière visible n'en constitue qu'une petite partie.

• Rayons gamma (γ) : λ < 10⁻¹¹ m
• Rayons X : 10⁻¹¹ < λ < 10⁻⁸ m
• Ultraviolet (UV) : 10⁻⁸ < λ < 4×10⁻⁷ m
• Lumière visible : 4×10⁻⁷ < λ < 8×10⁻⁷ m
• Infrarouge (IR) : 8×10⁻⁷ < λ < 10⁻³ m
• Micro-ondes : 10⁻³ < λ < 1 m
• Ondes radio : λ > 1 m

La lumière visible correspond à la portion du spectre électromagnétique détectable par l'œil humain, environ entre 380 et 780 nanomètres.

L'ultraviolet a des longueurs d'onde inférieures à celles de la lumière visible (λ < 400 nm). Il est subdivisé en UVA, UVB et UVC.

• UVA : 320-400 nm
• UVB : 280-320 nm
• UVC : 100-280 nm

Effets : bronzage, coup de soleil, dommages cellulaires

L'infrarouge a des longueurs d'onde supérieures à celles de la lumière visible (λ > 780 nm). Il est subdivisé en proche IR, moyen IR et lointain IR.

Effets : chaleur, thermographie, communication sans fil

• 1 Éclairage domestique et public
• 2 Photographie et cinéma
• 3 Affichage électronique
• 4 Signaux lumineux (feux tricolores)

• 1 UV : stérilisation, fluorescence
• 2 IR : thermographie, télécommandes
• 3 Rayons X : imagerie médicale
• 4 Micro-ondes : cuisson, communication

Newton a utilisé un prisme triangulaire pour décomposer la lumière blanche du Soleil. La lumière entre dans le prisme, se réfracte (change de direction) et se décompose en un spectre de couleurs.

La lumière blanche se décompose en un spectre continu de couleurs allant du violet au rouge, prouvant que la lumière blanche est composée de plusieurs couleurs.

Un spectroscope est un instrument qui permet d'observer et d'analyser le spectre de la lumière émise ou absorbée par une substance. Il est constitué d'une fente, d'un prisme ou réseau de diffraction, et d'une lentille.

• Analyse de la composition des étoiles
• Identification de substances chimiques
• Contrôle qualité dans l'industrie
• Recherche scientifique

La lumière blanche se décompose en un spectre de couleurs parce qu'elle est composée de radiations lumineuses de différentes longueurs d'onde. Chaque couleur correspond à une longueur d'onde spécifique. Lorsque la lumière traverse le prisme, chaque composante est déviée d'un angle différent en raison de la dispersion chromatique.

L'ordre des couleurs, du violet au rouge, est : Violet, Indigo, Bleu, Vert, Jaune, Orange, Rouge (acronyme : VIBGYOR).

Donnée : λ = 600 nm = 600×10⁻⁹ m

c = 3×10⁸ m/s

Pour λ = 400 nm = 400×10⁻⁹ m :

La fréquence de la radiation de 400 nm est plus élevée que celle de 600 nm, ce qui est cohérent avec la relation inverse entre longueur d'onde et fréquence.

La couleur d'un objet dépend des longueurs d'onde de la lumière qu'il absorbe et de celles qu'il réfléchit. Un objet rouge apparaît rouge parce qu'il absorbe toutes les couleurs sauf le rouge, qu'il réfléchit.

• Objet rouge : absorbe le vert et le bleu, réfléchit le rouge
• Objet bleu : absorbe le rouge et le vert, réfléchit le bleu
• Objet blanc : réfléchit toutes les couleurs
• Objet noir : absorbe toutes les couleurs

Les astronomes analysent le spectre de la lumière émise par les étoiles pour déterminer leur composition chimique, leur température, leur vitesse radiale et d'autres caractéristiques. Chaque élément chimique présente des raies spectrales caractéristiques.

L'effet Doppler permet de mesurer si une étoile s'approche ou s'éloigne de nous en observant le décalage de ses raies spectrales vers le rouge (déplacement vers le rouge) ou vers le bleu (déplacement vers le bleu).

• 1 Spectroscope : observation visuelle du spectre
• 2 Spectromètre : mesure quantitative des intensités
• 3 Spectrophotomètre : mesure de l'absorption/transmission
• 4 Spectrographe : enregistrement photographique du spectre

Tous ces instruments utilisent des dispositifs de dispersion (prismes, réseaux de diffraction) pour séparer les différentes longueurs d'onde de la lumière incidente, permettant ainsi l'analyse du spectre.

λ₁ = 589.0 nm = 589.0×10⁻⁹ m

λ₂ = 589.6 nm = 589.6×10⁻⁹ m

La lampe émet une lumière jaune intense car les longueurs d'onde correspondent à la région jaune du spectre visible (environ 580-600 nm).

Les lampes à vapeur de sodium sont utilisées pour l'éclairage public car elles sont très efficaces énergétiquement, ont une longue durée de vie et produisent une lumière intense de couleur jaune qui pénètre bien dans le brouillard.

Contrairement à la lampe à incandescence qui émet un spectre continu (comme le Soleil), la lampe à sodium émet un spectre de raies, avec seulement certaines longueurs d'onde présentes. Cela correspond à des transitions électroniques spécifiques dans les atomes de sodium.

• Le spectre de la lumière est la décomposition de la lumière en fonction de sa longueur d'onde
• La lumière blanche est composée de toutes les couleurs du spectre visible

• λ = c / ν (relation entre longueur d'onde et fréquence)
• Plus λ est petite, plus ν est grande

• Visible : 380-780 nm
• UV : λ < 400 nm
• IR : λ > 780 nm