Lumière d’étoiles [Thème univers]

Que nous apprend la lumière venue des étoiles ? Comment peut-on exploiter les spectres des étoiles ?
Voici les questions auxquelles nous allons répondre.

• Interprétation de la dispersion de la lumière blanche par un prisme.

Un prisme ou un réseau décompose la lumière. L’image obtenue s’appelle un spectre.   La dispersion de la lumière est la séparation des différentes radiations de cette lumière lors d’une réfraction.   La couleur d’une radiation lumineuse est caractérisée par sa longueur d’onde dans le vide λ.

Le spectre de la lumière visible est formé par des radiations lumineuses dont les longueurs d’ondes dans le vide sont comprises entre 400 nm et 800 nm.

• Comment expliquer la dispersion de la lumière par un prisme ?

L’indice de réfraction d’un milieu dispersif comme le verre dépend de la longueur d’onde de la radiation lumineuse qui le traverse. Ainsi, l’angle de réfraction du rayon émergent du prisme dépend de la longueur d’onde. Les radiations lumineuses sont déviées différemment selon leur longueur d’onde (couleur). On dit que le prisme disperse la lumière.  

• Les différents types de spectres.

Les spectres continus :

Un corps chaud (incandescent) émet un rayonnement élecromagnétique dont le spectre est continu. Les couleurs se succèdent sans interruption. Les propriétés de ce spectres dépendent de la température du corps. Plus la température de la source lumineuse est élevée, plus le  spectre s’enrichit dans les courtes longueurs d’onde (bleu – violet). La longueur d’onde de la radiation dont l’intensité est maximale se décale vers les courtes longueurs d’ondes (bleu – violet) lorsque la température augmente.

Les spectres de raies d’émission :

Un spectre d’émission d’une entité chimique est constitué de raies colorées, sur fond sombre.

Les spectres de raies d’absorption :

Un spectre d’absorption d’une entité chimique est constitué de raies sombres sur le fond coloré d’un spectre continu.

Une entité chimique ne peut absorber que les radiations qu’elle est capable d’émettre. Les raies d’émission et d’absorption sont complémentaires et caractéristiques d’une entité chimique. Elles permettent d’identifier une entité chimique présente dans un gaz.

• Que nous apprend la lumière des étoiles ?

L’analyse de la lumière provenant d’une étoile permet de connaître sa température de surface et la composition chimique de la chromosphère (l’atmosphère du Soleil).  

a-       le spectre d’absorption de la lumière émise par le Soleil.

Les minimum d’absorption montrent que son atmosphère contient de l’hydrogène et de l’hélium.

b-      Le profil spectral du Soleil.

Le profil spectral du Soleil montre un maximum d’intensité pour λ_max = 480 nm, ce qui correspond à une température de surface de l’ordre de 5700 °C.

Les minimum d’absorption montrent que son atmosphère contient de l’hydrogène et de l’hélium.