Lumière, Ondes et Spectres : Principes Fondamentaux

Principes Fondamentaux de la Lumière

Définition de la Lumière et de la Longueur d'Onde

La lumière est une onde électromagnétique qui peut se propager dans le vide et dans les milieux matériels à une célérité (la vitesse d'une onde) constante, de valeur $c = 3,0 \times 10^{8} \text{ m}\cdot\text{s}^{-1}$.

Les ondes, comme la lumière, sont définies par leur longueur d'onde, de symbole $\lambda$, dont l'unité est le nanomètre (symbole nm), avec $1 \text{ nm} = 10^{-9} \text{ m}$.

Le Spectre Visible et les Radiations Monochromatiques

L'œil humain ne peut distinguer que certaines longueurs d'onde qui correspondent chacune à une couleur. On parle de radiation monochromatique.

La lumière visible est située entre :

• 400 nm (violet ou bleu)
• et 800 nm (rouge)

Rayonnement Thermique et Température des Corps

Lumière d'un Corps Chaud

Tout corps émet un rayonnement lié à sa température. On parle de lumière d'un corps chaud. Le corps humain, par exemple, émet un rayonnement non visible (infrarouge).

Plus un corps possède une température de surface élevée, plus l'intensité lumineuse de son rayonnement se déplace vers les longueurs d'onde courtes.

Analyse Spectrale et Classification Stellaire

Définition et Types de Spectres

Un spectre de lumière est la figure obtenue après le passage du rayonnement d’un corps dans un milieu dispersif (par exemple, un prisme).

Spectre de la Lumière Blanche

Le spectre de la lumière blanche contient tous les rayonnements visibles et possède une température de surface élevée.

Raies Spectrales et Caractéristiques des Éléments

Les éléments absorbent ou émettent certains rayonnements qui correspondent à des radiations monochromatiques et s’apparentent à des raies. Chaque spectre est caractéristique d’un élément.

Exemple avec l'élément Hydrogène :

• Le premier spectre est un spectre d’émission de raies (rayonnement émis par l'élément).
• Le second spectre est un spectre d’absorption de raies (rayonnement absorbé par l'élément).

Type Spectral des Étoiles

On définit le type spectral d’une étoile par la longueur d’onde $\lambda_{\text{max}}$ correspondant à son maximum d’intensité lumineuse. Ce paramètre est caractéristique de l’étoile, déterminant la couleur de sa surface mais aussi la composition de son atmosphère.

Concept Annexe : L'Effet Joule

L'effet Joule est la manifestation thermique de la résistance électrique qui se produit lors du passage d'un courant électrique dans tout matériau conducteur.