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Spectroscopie

   Catégorie : lumière et photon
Mise à jour 08 juillet 2013
 Lumière des étoiles et couleurs

Image : Amas globulaire Omega du Centaure, image prise par la Wide Field Camera 3 (WFC3) de Hubble, en 2009.
Avec une propriété de la lumière, la couleur, on obtient un certain nombre d'informations. Par exemple les étoiles bleues sont jeunes et très chaudes, les étoiles rouges sont vieilles et beaucoup moins chaudes. La couleur permet aussi de classifier les étoiles suivant leur type spectral en rapport avec la température. Les types spectraux vont du plus violet au plus rouge, c'est-à-dire du plus chaud vers le plus froid et sont classés par les lettres O B A F G K M. Les étoiles O et B sont bleues, les étoiles A sont blanches, les étoiles F et G sont jaunes, les étoiles K sont orange, les étoiles M sont rouges.
crédit image : NASA, ESA, and the Hubble SM4 ERO Team.

 spectre électromagnétique de Fraunhofer

Image : Timbre allemand commémorant le 200e anniversaire de la naissance de Fraunhofer (RFA, 1987).
Le spectre émis par un atome lorsqu’il est chauffé, est discret, il ne contient qu’un nombre restreint de rayons. Il apparait alors des raies de couleur (raies d'émission) sur un fond noir. Inversement, la lumière blanche du Soleil partiellement absorbée (raies d'absorption) par des atomes chauffés, entraine une baisse d’intensité lumineuse pour les mêmes longueurs d’onde que celles émises. Après dispersion de la lumière absorbée, il apparait des raies sombres ou noires sur un fond irisé (spectre de Fraunhofer, ci-dessus). Ces propriétés des atomes et des molécules sont visibles non seulement dans le spectre visible mais aussi dans tous les rayonnements, des ondes radio aux ondes gamma.

    
  Spectroscopie, raies d'émission et d'absorption

Image : le spectre de la lumière visible qui va de l'infrarouge à l'ultraviolet, correspond aux longueurs d'ondes de 400 nanomètres dans le violet à 780 nanomètres dans le rouge, c'est-à-dire de 4x10-7 à 8x10-7 mètre. Entre la longueur d'onde (λ) et la fréquence (ν) existe la relation suivante : ν = c / λ où c est la vitesse de la lumière soit environ 300 000 km/s.
Dans le spectre électromagnétique de la lumière visible, du bleu au magenta, chaque couleur est un rayon lumineux visible auquel est associée une grandeur appelée longueur d’onde. Un ensemble de rayons séparés selon leur longueur d’onde, est appelé spectre. La lumière blanche du Soleil décomposée dans un arc-en-ciel ou dispersée par un prisme forme un spectre continu car toutes les couleurs sont présentes.
A plus basse fréquence dans les ondes millimétriques on « voit » les molécules, un très grand nombre de raies nous renseignent sur la présence de molécules, cependant 40% des raies n'ont pas d'équivalence avec les molécules terrestres. Ce sont les raies interdites de certaines espèces atomiques ou moléculaires. Une raie de transition interdite est une raie spectrale émise par des atomes effectuant des transitions d'énergie normalement non autorisées par les règles de sélection de la mécanique quantique.

    
  Spectroscopie du Soleil

Image : Chaque élément possède une série de raies dans le spectre électromagnétique. Le spectre de radiation émis par l’élément est non continu et de nombreuses raies représentent l'élément chimique, c'est sa signature. Ici le spectre de notre Soleil, sur une échelle de longueur d'onde croissante de gauche à droite et de bas en haut, le long de chaque bande. Chacune des 50 tranches couvre 60 angströms, pour un spectre complet sur ​​toute la gamme visuelle de 4000 à 7000 angströms.
Image créée à partir d'un atlas numérique (juin 1984) avec le spectromètre à transformée de Fourier à l'installation solaire McMath-Pierce National Solar Observatory à Kitt Peak, Arizona. Crédit NSF/NOAO.

Il est plus juste de dire "théorie générale de la relativité" que "théorie de la relativité générale", c'est la théorie qui est générale et non la relativité. La théorie générale étend la théorie restreinte de la relativité, à la gravitation.
Pour les puristes, la théorie générale de la relativité est une théorie relativiste de la gravitation élaborée entre 1907 et 1915 principalement par Albert Einstein. Marcel Grossmann et David Hilbert sont également associés à cette réalisation pour avoir aidé Einstein à franchir les difficultés mathématiques de la théorie. La théorie générale de la relativité énonce que la gravitation est la manifestation de la courbure de l'espace-temps, produite par la distribution de la matière et de l'énergie. La mesure de la courbure moyenne de l'espace-temps est égale à la mesure de la densité d'énergie (Gij = χ Tij) Gij est le tenseur d'Einstein qui représente la courbure de l'espace-temps en un point, Tij est le tenseur énergie-impulsion qui représente la contribution de toute la matière et énergie à la densité d'énergie en ce point du champ gravitationnel. χ est un simple facteur dimensionnel, permettant d'exprimer l'équation dans les unités usuelles et de faire correspondre l'équation à la réalité physique et à la valeur observée de la constante gravitationnelle.
 
           
           
   
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