En savoir plus – Une brève histoire de la lumière – Fondamentaux
Comment se produit une raie d’absorption ?
Au début du XXème siècle, deux théories vont révolutionner la science et notre compréhension de l’Univers :
- La relativité générale
- La mécanique quantique
La mécanique quantique énonce en particulier que l’énergie d’un système « lié » est quantifiée, c’est à dire qu’elle ne peut prendre que des valeurs définies : c’est le cas des électrons dans les atomes (composés d’un noyau, avec des protons et des neutrons, et des électrons en orbite).
Le changement d’énergie des électrons se fait par « sauts », qui peuvent être provoqués en particulier par absorption d’un photon (particule de lumière) dans le cas d’une excitation, ou au contraire par émission dans le cas d’une désexcitation.
Correspondance entre spectre de raies et longueurs d’onde absorbées
Une étoile est entourée d’une atmosphère, c’est à dire une enveloppe de gaz relativement diluée, dont la température décroît avec l’altitude. Le rayonnement se propageant du cœur vers l’extérieur, il interagit avec les atomes composant l’atmosphère et les photons sont éventuellement absorbés, si leur énergie coïncide avec celle de sauts d’énergie des électrons. On observe donc une perte nette de lumière aux couleurs correspondantes.
Lien entre raies spectrales et éléments chimiques
Chaque élément chimique est caractérisé par des raies spectrales à des positions bien précises dans le spectre lumineux. En voici quelques-unes pour quatre éléments chimiques (spectres en émission).
Ainsi, à partir de l’observation du spectre d’une source lumineuse (étoile, comète, etc… ) on est capable de déduire quels éléments chimiques sont à la base du rayonnement lumineux.
Quelques exemples de raies spectrales caractéristiques des éléments suivants : Hydrogène (H), Hélium (He), Calcium (Ca), Sodium (Na). Un spectre continu est également représenté (1).
