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La signature spectrale des éléments

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Explication

L' ATOME
n peut se le représenter comme un mini système solaire. Les électrons tournent autour du noyau, lui-même composé de protons et de neutrons. Les lois de la mécanique quantique nous apprennent que les électrons ne peuvent pas se trouver à n'importe quelle distance du noyau, mais sur des orbites relativement bien définies. L'orbite la plus éloignée correspond au niveau d'énergie le plus élevé. Tous les électrons se trouvent normalement sur les orbites les plus proches du noyau, l'atome est alors dans son état fondamental. Si une source d'énergie vient au contact de l'atome, alors un ou plusieurs électrons changent d'orbites en absorbant cette énergie. On dit alors que l'atome est excité. Au bout d'un certain temps, l'atome retrouve son état fondamental : les électrons redescendent sur des orbites plus proches du noyau en restituant l'énergie absorbée sous forme de lumière. Il y a émission de photons.

2) LA SIGNATURE SPECTRALE
Un atome ne peut pas émettre un photon de n'importe quelle énergie. Chaque élément chimique possède un noyau atomique ayant une charge spécifique : les orbites des électrons sont donc différentes d'un élément à l'autre. En cas d'excitation, les atomes d'un élément chimique donné restitueront donc l'énergie sous forme lumineuse (photons) suivant une caractéristique propre à l'élément. Chaque élément possède ainsi sa signature spectrale. La longueur d'onde des photons émis est donc propre à chaque élément chimique.
exemple pour le sodium :


( lambda est la longueur d'onde )

Lorsque la lumière provenant d'un nuage de gaz chaud et ténu est analysée dans un spectrographe, on obtient une série de raies d'émission caractéristique de l'élément composant le nuage. C'est ainsi que l'on a pu identifier la composition chimique des étoiles.


Michel Laporta

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