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Festival des Lycéens – Mai 2016
MarineBalcou,LuisGarry,SylvieKadi,MaylisTouya
LycéeMichelMontaigne–226,rueSainteCatherine33000Bordeaux
HISTORIQUE
INTRODUCTION
Danslecadrede2015,annéedelalumière,nous
étudions le spectroscope à vision directe de
notre collecNon, fabriqué par l’entreprise Pellin
audébutduXXèmesiècle.
Cet instrument permet l’analyse d’un
rayonnementenétudiantlesradiaNonscolorées
émisesparlamesuredeslongueursd’onde.
Nous nous intéressons plus parNculièrement à
l’étudeduspectredurayonnementémisparune
lampeàvapeurdecadmium.
Spectrederaiesd’émissionducadmiumobservéavec
lespectroscope
Newton, en 1666, est le
premier à comprendre que
lalumièresolaire,lalumière
blanche,estcomposéed'une
mulNtude de radiaNons
colorées.
Son expérience consiste à éclairer la face
d’entréed’unprisme,unsystèmeditdispersif,
parunfaisceaudelumièreblanche:ilobserve
unspectrecolorés’étalantdurougeauviolet.
De 1814 à 1859, Fraunhofer, Zantedeschi, Swan, Kirchhoff et Bunsen
élaborent et améliorent tour à tour des instruments qui les mèneront à la
créaNonduspectroscopetelquenousl’uNlisonsaujourd'hui.
Cet instrument est formé d'un objecNf, d'un système fente-lenNlle-prisme,
d’unoculaireetd’uneréglecegraduéeprojetéesurlespectre.
En 1859 Kirchhoff publie en collaboraNon avec Bunsen les lois dites de
Kirchhoff. Dès 1854, ils montrent que les raies d'un gaz peuvent être
inversées,brillantesàl'émission,obscuresàl'absorpNon.
SPECTREDUCADMIUM
Grâceàunprismeouunréseau,lespectroscopedéviedifféremmentles
radiaNons colorées. Après étalonnage, les déviaNons permecent la
mesure des longueurs d’ondes contenues dans un rayonnement
inconnu;lalecturedesgraduaNonsportéessurlaréglecedoitdoncêtre
maîtrisée.
Dans un spectre étalon, on mesure le nombre de graduaNons δ qui
séparechaqueraieparrapportàuneraiederéférence.
*Spectreétalon:spectred’émissiondumercure
*Raiederéférence:1èreraiedudoubletjaune
OnobNentlacourbed’étalonnageci-contre.
On reporte sur cece courbe le nombre de graduaNons δ qui sépare
chaque raie du spectre du cadmium par rapport à la même raie de
référence. Par lecture graphique, on idenNfie la longueur d’onde
associéeàlaraiepointée.
Nosmesuressontprécisesà0,1nmprès;
cetappareilpermeteneffetderésoudre
ledoubletjaunedusodium.
Spectredusodium:589,0nmet589,6nm
DECOUVERTESPERMISESPARLESPECTROSCOPE
Fraunhofer doit être considéré comme l’inventeur du spectroscope. En 1814, il
obNentlepremierspectrederaiesdelalumièresolaire,raiesdéjàobservéespar
Wollastonen1802,maispasinterprétéescommeraiesd’absorpNon.
SpectresolairedessinéparFraunhoferen1817
Le scienNfique danois Niels Bohr élabore, en 1913, un nouveau modèle de l’atome : les
électronsorbitentautourdunoyaudel'atomesurdescouchesbiendéterminées.
Lorsque l’électron se rapproche du noyau par transfert de couche électronique, il libère de
l'énergiesousformedephotonetémetunrayonnementcaractériséparuneraiedelongueur
d'ondespécifique.
Ladécouverteetl'essordelaspectroscopieontdoncpermisdegrandesavancéestantdansle
domainedel'infinimentgrandquedel'infinimentpeNt.
Couchesélectroniquesetspectrederaies
del’atomed’hydrogène
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