Qu'est-ce qu'un spectre de ligne?

Le spectre électromagnétique, dont la lumière est une fraction, est une distribution continue de longueurs d'onde allant du rayonnement ultraviolet au rayonnement infrarouge. Lorsqu'un rayonnement électromagnétique sous forme de lumière traverse un matériau, certaines parties de celui-ci sont absorbées ou émises par le support. Lorsque vous observez cette lumière à l'aide d'un spectroscope, ces parties apparaissent sous la forme d'un spectre linéaire: des lignes d'émission de couleurs vives sur un fond sombre ou des lignes d'absorption sombres sur un arrière-plan de couleur vive.

Lorsque la lumière blanche traverse un réseau de diffraction, un spectre continu de lumière apparaît. Le réseau de diffraction a séparé la lumière dans ses différentes longueurs d'onde, du violet au rouge, dans le visible. Ce spectre continu est dégagé par les solides, les liquides et les gaz incandescents sous haute pression. Les deux exemples les plus connus sont la lumière blanche à travers un prisme et les gouttes d’eau qui forment un arc-en-ciel.

Il existe deux types de spectre de raies: un spectre d'émission et un spectre d'absorption. Le premier est également appelé spectre de lignes lumineuses et consiste en quelques lignes de couleurs vives sur un fond sombre. Chaque ligne représente une longueur d'onde unique et l'ensemble est unique pour cet élément particulier. Ces lignes sont émises lorsqu'un gaz à basse pression est mis en contact avec une décharge électrique.

Un spectre de lignes sombres, ou spectre d'absorption, est exactement le contraire: au lieu de lignes claires à chaque longueur d'onde sur un fond sombre, un spectre d'absorption comporte des lignes sombres aux longueurs d'onde correspondantes sur un fond continu. Ce résultat est l’objet principal de la spectroscopie d’absorption, et il est créé en faisant passer la lumière à travers un gaz de l’élément à analyser.

Le physicien Niels Bohr a présenté en 1913 son idée de la raison pour laquelle le spectre atomique possède les caractéristiques et les propriétés dont il dispose. Pour ce faire, Bohr a théorisé son propre modèle d'atome, appelé à présent le modèle de Bohr. Il suppose que les électrons ne peuvent exister que sur des orbites discrètes autour du noyau et que seules certaines orbites sont stables, ce qui signifie que l'électron n'émet pas de rayonnement. Un rayonnement est toutefois émis lorsque l'électron se déplace d'une orbite d'énergie supérieure à une orbite inférieure.

La spectroscopie consiste à analyser ce phénomène à l'aide d'une machine appelée spectroscope. Il n’existe pas deux éléments qui émettent ou absorbent le même spectre linéaire. Ces observations peuvent donc être utilisées pour déterminer les éléments d’un échantillon. En conséquence, les astronomes ont commencé à orienter leurs spectroscopes vers les étoiles afin de déterminer leur composition et celle de tout milieu interstellaire situé entre une étoile et la Terre.