Fiche de révision : Lumière et spectres lumineux

📋 Plan du Cours

1. Propagation et vitesse de la lumière
2. Vitesse et durée de propagation
3. Écriture scientifique des nombres
4. Lumière blanche et spectre continu
5. Température et couleur émise
6. Radiations monochromatiques et longueurs d’onde
7. Spectres des lampes à décharge

📖 1. Propagation et vitesse de la lumière

★ À maîtriser

• Dans les milieux matériels transparents et homogènes, comme l’air, l’eau ou le verre, ainsi que dans le vide, la lumière se propage de manière rectiligne.

Compléments

• Dans un milieu hétérogène, la lumière ne se propage pas de manière rectiligne.

💡 Astuce mémo

Milieu homogène transparent : trajet rectiligne ; milieu hétérogène : pas de trajet rectiligne.

📖 2. Vitesse et durée de propagation

★ À maîtriser

• Dans le vide et dans l’air, la lumière se propage à 300 000 km/s.

📐 Formule - La vitesse est égale à la distance divisée par la durée : $v = \frac{d}{t}$.

Compléments

• Aucun objet ne peut se déplacer plus vite que la lumière.

• Dans la relation de vitesse, la distance d s’exprime en mètres et la durée t, aussi notée Δt, en secondes.

• Pour une distance de 1,5 × 10¹¹ m parcourue à 299 792 458 m/s, la durée est d’environ 500 s, soit 8 min 20 s.

📖 3. Écriture scientifique des nombres

★ À maîtriser

📌 Une écriture scientifique s’écrit $a \times 10^n$, avec a compris entre 1 et 10 et n entier relatif.

Compléments

• Pour écrire un nombre en notation scientifique, on détermine d’abord s’il est supérieur ou inférieur à 1, on déplace ensuite la virgule derrière le premier chiffre non nul et on compte les rangs déplacés pour obtenir la valeur absolue de l’exposant.

📌 Dans une écriture scientifique, l’exposant est positif pour un nombre supérieur à 1 et négatif pour un nombre inférieur à 1.

• Le nombre 315 470,16 s’écrit $3{,}1547016 \times 10^5$ et le nombre 0,00782 s’écrit $7{,}82 \times 10^{-3}$ en notation scientifique.

💡 Astuce mémo

Comparer à 1, déplacer la virgule, puis donner à l’exposant le signe et le nombre de rangs.

📖 4. Lumière blanche et spectre continu

🔑 Notions clés & Définitions

• Lumière polychromatique : La lumière blanche est dite polychromatique parce qu’elle contient plusieurs lumières colorées.
• Spectre continu : Un spectre est continu lorsqu’il n’y a pas d’interruption entre ses différentes couleurs.

📝 Points essentiels

• Un prisme décompose la lumière blanche en un spectre de couleurs.

📖 5. Température et couleur émise

★ À maîtriser

• Quand la température du filament augmente, la lumière émise passe successivement du rouge à l’orange, au jaune, au blanc puis au bleu.

Compléments

• Quand la température diminue, le bleu et le violet disparaissent en premier du spectre.

💡 Astuce mémo

Quand la température augmente : rouge → orange → jaune → blanc → bleu.

📖 6. Radiations monochromatiques et longueurs d’onde

🔑 Notions clés & Définitions

• Radiation monochromatique : Une radiation est monochromatique lorsqu’elle ne comporte qu’une seule couleur, comme la lumière rouge d’un laser rouge.
• Longueur d’onde : La longueur d’onde, notée λ, est le nombre associé à chaque radiation monochromatique et s’exprime généralement en nanomètres.

★ À maîtriser

• L’œil humain voit les lumières dont la longueur d’onde est comprise entre 400 et 800 nm.

Compléments

• La longueur d’onde de la lumière d’un laser vert est λ = 532 nm.

• Les longueurs d’onde inférieures à 400 nm correspondent aux ultraviolets (UV), tandis que celles supérieures à 800 nm correspondent aux infrarouges (IR).

📖 7. Spectres des lampes à décharge

★ À maîtriser

• Dans une lampe à décharge, un gaz chauffé par des décharges électriques émet de la lumière.

• Le spectre de la lumière d’une lampe à décharge présente un fond noir avec seulement quelques raies lumineuses colorées.

Compléments

• La position des raies dans le spectre change selon la nature du gaz de la lampe à décharge.

💡 Astuce mémo

Filament chauffé : spectre continu ; gaz excité : raies colorées sur fond noir.