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13Chapitre

Utiliser des sources de

lumièreFIGURE13.1 - Un des premiers ma- nèges éclairés électriquement. À la pointe de la technologie au XIXème C"est la lumière de notre étoile qui façonne le jour et la nuit, cette alter- nance de cycles permet la respiration des plantes, qui puisent leur énergie de la lumière et oxygènent l"atmosphère... Autrement dit, sans lumière, pas de vie! Si la lumière est essentielle à la vie, elle est aussi un objet de fascination pour l"homme qui longtemps l"associa au divin. Les civilation égyptiennes, mayas, celtes, etc... vouaient un véritable culte à l"astre Soleil. Les grecs anciens et les chrétiens médiévaux usaient de savants jeux de lumière, de vitraux pour faire pénétrer la lumière dans les lieux de cultes, telle une pré- sence divine rythmée par le jour. Enfin, l"éclairage électrique, à la pointe de la technologie, laissait rêveurs les clients des fêtes foraines du XIXème. Mais qu"est-ce que la physique peut dire des techniques d"éclairage? Ce chapitre fournit des outils pour caractériser les sources de lumière en sec- tion 1 , puis expose des principes physiques de l"émission de lumière en section 2 . Enfin il donne quelques pistes sur l"utilisation contemporaine des sources de lumière 3 .Caractérisation d"une source par son spectre1 Dans cette section, nous définissons la notion de spectre, qui permet de d"onde. Nous présentons ensuite deux types de sources lumineuses : les sources à spectre de raies et les sources à spectre continu.

2MRCAZALe spectre d"émission d"une source1.1FIGURE13.2 - Le prisme est un

dispositif qui permet de mettre en

évidence la polychromie de la lu-

mière..Définition 13.1: Le prisme Un prisme est un bloc de verre taillé, composé classiquement de trois faces sur une base triangulaire mais peut adopter des formes plus complexes et éloignées du prisme usuel. (voir fig. 13 .2 On peut l"utiliser pour décomposer la lumière d"une source en dif- férentes longueurs d"ondes, car le verre est un matériaudispersif, c"est-à-dire qu"il réfracte différemment différentes longueurs d"onde. Le prisme nous fournit une information qualitative sur l"émission ou non d"une certaine longueur d"onde par une source lumineuse. Si l"on souhaite obtenir une information quantitative sur la puissance relative de chaque longueur d"onde, on doit faire appel à unanalyseur de spectre. Cet appareil

permet de réaliser lespectre d"émission de la source.Définition 13.2: Spectre d"émission d"une source

Pour une source lumineuse donnée, le graphe qui porte en abscisse la longueur d"onde d"émission et en ordonnée la puissance d"émission à cette longueur d"onde est appeléspectre d"émissionde la source.

Voir figure

1 3.3

FIGURE13.3-Lespectred"émission

du soleil est centré sur la longueur d"onde visible¸AE504nm, qui cor- respondàduvert.Lesoleilémetpar ailleurs assez largement dans l"in- frarouge, ce qui permet un transfert de chaleur par rayonnement.Spectres continus1.2 Il existe des sources lumineuses dont le spectre varie de façon continue.

Par exemple on peut citer :

Le soleil (mise en évidence par les arc-en-ciel, ou par l"expérience du prisme de Newton figure 13 .4

²Les lampes à incandescence.

²Les DEL (Diodes Électro-Luminescentes, LED en anglais).

FIGURE13.4 - Un Schéma de New-

ton pour illustrer la décomposition de la lumière blanche du SoleilSpectres de raies1.3 Il existe des sources dont le spectre est constitué de pics étroits à des longueurs d"onde bien précises, on peut par exemple citer : Les lampes à décharges, telles que les lampes à vapeur de sodium fig. 13 .5 ²Les néons, qui, cependant, sont recouverts d"une poudre fluorescente qui redistribue le rayonnement en un spectre continu. S.CAZAYUS:COURS DE PHYSIQUE-CHIMIE1ÈRESTD2A2019-2020 3 ²Les LASER (Light Amplification per Stimulated Emission of Radiation) qui produisent un rayonnement très localisé en longueur d"onde.

FIGURE13.5 - Une lampe à vapeur

de sodium basse pression émet un doublet reserré de raies jaunes à

589nm et 589.6nm.Production de la lumière2

Dans cette section, nous présentons deux phénomènes physiques qui la production de lumière par un corps lorsqu"il est chauffé, dans un second temps nous évoquons la production de lumière par un laser.Rayonnement d"un corps chaud2.1

UV VISIBLE INFRAROUGE

02468101214

0 0.5 11.5 2 2.535000 K

4000 K

3000 K02468101214

0 0.5 11.5 2 2.53

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