Qu'est-ce que la spectroscopie?
La spectroscopie est l'étude de la lumière qui pénètre dans ses couleurs constitutives. En examinant ces différentes couleurs, on peut déterminer un nombre quelconque de propriétés de l'objet étudié, car les couleurs de la lumière reflètent les états d'énergie. Plus techniquement, la spectroscopie examine l’interaction entre toute matière et le rayonnement. Il est utilisé pour analyser des composés en chimie, pour déterminer quels éléments sont différents, et également en astronomie pour mieux comprendre la composition et la vitesse des corps astronomiques.
On peut diviser la spectroscopie en plusieurs sous-disciplines, en fonction de ce qui est mesuré et de la façon dont on le mesure. Les principales divisions comprennent la spectrométrie de masse, la spectroscopie électronique, la spectroscopie d'absorption, la spectroscopie d'émission, la spectroscopie à rayons X et la spectroscopie électromagnétique. Cependant, il existe également de nombreux autres types de spectroscopie, notamment ceux qui examinent le son lorsqu'il se disperse ou les champs électriques.
En spectroscopie à rayons X, par exemple, les rayons X bombardent une substance. Quand ils le frappent, les électrons dans la coquille interne des atomes sont excités, puis se désexcitent, émettant un rayonnement. Ce rayonnement sort à différentes fréquences, en fonction de l'atome, et il existe de légères variations en fonction des liaisons chimiques présentes. Cela signifie que le rayonnement peut être examiné pour déterminer quels éléments sont présents, en quelles quantités et quelles liaisons chimiques existent.
En astronomie, la spectroscopie peut être utilisée pour déterminer un large éventail d'éléments relatifs à la composition des étoiles et des autres corps célestes. En effet, la lumière est une onde et différentes énergies ont des longueurs d'onde différentes. Ces différentes longueurs d'onde sont en corrélation avec différentes couleurs, ce qui peut être observé à l'aide de télescopes. La spectroscopie consiste à examiner les différentes couleurs et à utiliser ce que l'on sait des énergies de différents processus et éléments pour créer une carte de ce qui se passe dans des milliers de millions d'années-lumière.
La spectroscopie astronomique examine deux spectres principaux de la lumière: continu et discret. Un spectre continu comporte une large gamme de couleurs relativement continues. Un spectre discret, en revanche, présente certaines pointes de lignes très lumineuses ou très sombres à des énergies spécifiques. Les spectres discrets présentant des pointes lumineuses sont appelés spectres d'émission, tandis que ceux présentant des pointes sombres sont appelés spectres d'absorption.
Les spectres continus sont émis par des choses comme les étoiles, ainsi que des choses sur terre comme des feux, des animaux ou des ampoules. Du fait que de l’énergie est libérée d’un spectre de longueurs d’onde à l’autre, elle semble plutôt continue, bien que le spectre puisse comporter des pics et des creux. Bien entendu, toute cette lumière n'est pas visible à l'œil nu, elle existe en grande partie dans l'infrarouge ou l'ultraviolet.
Les spectres discrets, en revanche, sont généralement causés par quelque chose qui se passe près d'un atome particulier. En effet, en raison de certaines règles de la mécanique quantique, les nuages d'électrons ont une énergie très spécifique, dépendant de l'atome associé. Chaque élément ne possède qu'une poignée de niveaux d'énergie, et la plupart d'entre eux sont facilement identifiables. Dans le même temps, ces éléments veulent toujours revenir à ces niveaux d'énergie de base. Par conséquent, s'ils sont excités, ils émettent une énergie supplémentaire sous forme de lumière. Cette lumière a la longueur d'onde exacte à laquelle on pourrait s'attendre pour cet atome, ce qui permet aux astronomes de visualiser le pic de lumière et de reconnaître les atomes impliqués, ce qui permet de percer les secrets de la composition de l'univers.