SOURCES DE LUMIERES COLOREES

1ère S
Observer 4 : Sources de lumières colorées
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1ère S
Observer 4 : Sources de lumières colorées
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SOURCES DE LUMIERES COLOREES
L’objet de ce chapitre est d’étudier les sources de lumières et de pouvoir les distinguer.
Une source de lumière est un objet qui produit la lumière qu’il émet.
1 Différentes sources lumineuses
Les sources lumineuses peuvent être classées en deux catégories :
Les sources chaudes : l’émission de lumière est d’origine thermique.
Les sources froides : l’émission se produit sans échauffement particulier.
2 Couleur des corps chauffés
Rappel seconde
Un corps chaud (solide, liquide ou gaz sous haute pression) émet une lumière
polychromatique dont le spectre est continu
La constitution du spectre varie avec la température : plus la température est élevée, plus
la lumière s’enrichit en radiations de courtes longueurs d’onde (vert puis bleu, puis
violet).
1.1 Lumières mono- et poly-chromatiques
2.1 Loi de Wien
La lumière produite par une source peut être analysée par décomposition (soit par un prisme soit par
un réseau), on obtient alors son spectre lumineux.
Ce spectre peut faire apparaître une infinité de couleur ou seulement quelques radiations bien
distinctes.
En 1893, Wilhelm Wien montre expérimentalement que pour le spectre continu émis, il y a un lien
quantitatif entre la température du corps et la longueur d’onde de la radiation ayant une intensité
maximale.
Si la source lumineuse n’émet qu’une seule radiation, c’est une source
……………………………..
Si la source lumineuse émet plusieurs radiations, c’est une source
……………………………..
1.2 Longueur d’onde et fréquence.
Chaque radiation est caractérisée par ……………………………………. dans le vide,
notée ……….. et exprimée en ……………………
Cette longueur d’onde est liée à une fréquence qui elle ne dépend pas du milieu de propagation.
A chaque radiation on associe également une ………………………, notée ν, exprimée
en ………………. (Hz).
Les deux grandeurs longueur d’onde dans le vide et fréquence sont liées entre elles
La longueur d’onde dans le vide λ et la fréquence ν vérifient :
λ=
où c est la vitesse de la lumière dans le vide : c = ……………………
1.3 Spectre visible.
L’œil humain n’est sensible qu’à une toute petite partie des radiations électromagnétiques dont la
lumière fait partie, les radiations visibles définissent le spectre visible.
Dans le vide ou dans l’air, le spectre visible s’étend de ……..... nm à ………... nm
Pour des longueurs d’onde inférieures, c’est le domaine des …………………….....
Pour des longueurs d’onde supérieures, c’est le domaine des …………………..…..
Remarques :
Les UV sont situés entre la lumière violette et les rayons X
Les IR sont situés entre la lumière rouge et les ondes radio.
La loi de Wien relie la température T du corps et la longueur d’onde λmax de son
maximum d’émission selon :
λmax×T = ……………..
λmax est la longueur d’onde dans le vide correspondant au maximum d’intensité dans le
profil spectral de la source lumineuse
T est la température absolue du corps en ……………….
Remarques :
La température absolue T en K est liée à la température θ en °C par la
relation : T = θ …………...
Le profil spectral est un graphique représentant l’intensité du rayonnement en fonction de la longueur
d’onde.
2.2 Utilisation de la loi de Wien
La loi de Wien permet lorsqu’on connait la température d’un corps de déterminer la longueur d’onde la
plus intense de la lumière qu’il émet ou comme on l’utilise pour les étoiles, connaissant la longueur
d’onde la plus intense de déterminer la température de surface de l’étoile.
La loi de Wien permet d’évaluer la température de surface des étoiles notamment.
Remarques :
La loi de Wien ne suffit pas pour prévoir la couleur d’un corps car le spectre émis est un spectre continu
(il n’y a pas que la radiation correspondant à λmax qui émise).