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Lumière et matière
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Différentes sortes de lumièreLa lumière est une forme d’énergie. Il s’agit d’énergie radiative ou 'ondes électromagnétiques'. L’énergie de la lumière peut fortement varier, selon la longueur d’onde. On parle de spectre pour désigner ces différentes longueurs d’onde. Nos yeux perçoivent une partie du spectre électromagnétique (la lumière visible). Si toutes les longueurs d’ondes de la lumière solaire atteignent notre œil en même temps, nous voyons la couleur blanche.
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1. Spectre de la lumière blanche
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Ainsi, la lumière blanche est compose de différentes longueurs d’onde. Si nous les voyons séparément, elles apparaissent comme des couleurs. Chaque couleur a une autre longueur d’onde et une autre énergie. La lumière bleue est plus énergétique que la lumière rouge. |
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La lumière solaire peut endommager notre peau. Nous attrapons un coup de soleil. Dans une pièce éclairée normalement, cela ne se produit pas. La lumière solaire est en partie composée de rayonnement très énergétique qui cause des modifications dans les cellules de la peau. Nous ne pouvons pas voir cette composante de la lumière, car nos yeux n’ont pas de récepteurs pour elle. Cette 'lumière invisible' est plus énergétique que la lumière violette. C’est pourquoi elle est nommée lumière 'ultraviolette' (UV).
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Nous pouvons 'voir' la lumière ultraviolette par l’intermédiaire de certaines substances chimiques. Un écran de sulfure de zinc, par exemple, absorbe les UV et réémet de la lumière visible. Le spectre électromagnétique continue aussi au-delà du rouge. Mais ce rayonnement est moins énergétique. Il ne produit aucun dommage à la peau, mais peut être perçu sous forme de chaleur. Il est par exemple émis par les lampes infrarouges.
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AbsorptionLa lumière peut modifier l’état de la matière. Nous voyons cela par exemple par l’influence qu’a le rayonnement solaire sur notre peau. La matière (composés chimiques) dans notre environnement peut absorber la lumière de certaines longueurs d’onde.
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6. a) Spectre d'une source lumineuse émettant une lumière continueOn peut ensuite installer le prisme dans un récipient transparent rempli de vapeur de sodium. Le sodium absorbe la lumière d’une certaine énergie, qui manque alors dans le spectre. Une barre sombre apparaît.
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6. b) Absorption par la vapeur de sodium dans la partie jaune du spectre
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Lignes de Fraunhofer |
7. Lignes de Fraunhofer - témoins de l'absorption dans l'atmosphère du soleil
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Si nous étudions le spectre de la lumière solaire en détail, nous voyons de nombreuses lignes sombres. On les appelle les lignes de Fraunhofer. Elles sont dues à l’absorption de lumière dans l’atmosphère solaire et nous donnent des informations sur les éléments présents dans cette atmosphère.
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Mesures par satellites Maintenant, nous pouvons nous imaginer, comment les observations chimiques atmosphériques à partir d’un satellite fonctionnent. Les instruments (spectromètres) à bord de satellites enregistrent la fraction de la lumière qui est absorbée par les molécules. Cette fraction manque dans la lumière atteignant l’instrument. Le spectromètre décrit dans l’article "recherche", appelé SCIAMACHY, mesure la lumière dans l’ultraviolet, le visible et l’infrarouge. L’ozone absorbe de la lumière principalement dans l’ultraviolet.
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9. Domaines de mesure des spectromètres des projets SCIAMACHY et GOME © IUP Bremen
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