Distinguer les sources de lumière

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Fiches
Classe(s) : 1re S | Thème(s) : Sources de lumière colorée


Rappels de cours

1 Les sources de lumière et les ondes électromagnétiques

► Une source de lumière est un objet qui produit la lumière qu’il émet. La lumière visible est l’ensemble des ondes électromagnétiques susceptibles d’être perçues par l’œil humain.

► Une onde électromagnétique (radiation) est caractérisée par une longueur d’onde notée λ (lambda) qui s’exprime en mètres (m).

► L’œil humain est un récepteur de lumière qui n’est sensible qu’à certaines radiations, dont les longueurs d’onde dans le vide sont comprises entre 400 nm et 800 nm environ .

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► Une source monochromatique émet une lumière qui n’est constitué que d’une seule radiation (exemple : le laser).

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► Une source polychromatique émet une lumière qui est constitué de plusieurs radiations.

2 Les sources thermiques (chaudes)

► Le processus d’émission de la lumière est d’origine thermique : il est lié à la température du corps chauffé.

► Le spectre d’émission d’une source thermique (Soleil, lampes à incandescences, lampes halogènes) est continu.

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exemple Le spectre de la lumière émise par une lampe à incandescence :

3 Les sources spectrales (froides)

► Le processus d’émission de la lumière n’est pas d’origine thermique (pas d’échauffement).

► Le spectre d’émission d’une source spectrale (laser, lampe à décharge, lampes fluocompactes, DEL) est discontinu.

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exemple Le spectre de la lumière émise par une lampe à vapeur de mercure :

Méthodes

Associer un spectre à une source de lumière

Caractériser chacun des spectres de 1 à 4 et lui associer une source de lumière parmi la liste suivante : le Soleil, une lampe fluocompacte, un laser et une source de lumière blanche filtrée.

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Solution

Le spectre 1 est constitué d’une seule radiation, il est caractéristique d’une source monochromatique. Le spectre 1 est donc celui du laser.

Le spectre 2 est continu et il contient toutes les longueurs d’onde du spectre visible. Il est caractéristique d’une source thermique, c’est donc celui du Soleil.

Le spectre 3 est discontinu et constitué de plusieurs radiations, il est caractéristique d’une source polychromatique. Le spectre 3 est donc celui d’une lampe fluocompacte.

Le spectre 4 est continu avec des domaines de longueurs d’onde en moins, c’est donc celui de la lumière blanche filtrée.

Associer un domaine à une longueur d’onde

Indiquer pour chaque longueur d’onde son domaine :

λ1=5,00×107m ; λ2=0,200μm ; λ3=9,50×107m.

Solution

Aide Convertir les différentes longueurs d’onde en nanomètres afin de déterminer le domaine.

λ1=5,00×107m=500nm. Il s’agit donc du domaine du visible, car λ1 est comprise entre 400 et 800 nm.

rappel1nm=109m

1μm=106m

λ2=0,200μm=200nm.

Il s’agit donc du domaine des ultraviolets, car λ2 est inférieure à 400 nm.

λ3=9,50×107m=950nm.

Il s’agit donc du domaine des infrarouges, car λ3 est supérieure à 800 nm.