15.3. Spectroscope à prisme ou à réseau
de longueur d’onde très étroites. Le spectre présente alors des raies d’absorption
noires sur un spectre continu.
Remarque
Un cas important des sources luminescentes est le laser (Light Amplification by
Stimulated Emission Radiation). Son rayonnement est dû à l’émission stimulée de
photons. Un photon arrivant sur un atome excité provoque sa désexcitation par
l’émission d’un photon ayant exactement les mêmes propriétés (énergie, direction...).
Le deuxième photon provoque l’émission d’un nouveau photon ayant lui aussi des
propriétés identiques : le rayonnement est ainsi amplifié par cette émission stimulée.
15.3 SPECTROSCOPE À PRISME OU À RÉSEAU
L’étude des spectres, qu’ils soient continus ou discrets, nécessite l’emploi d’un élément
dispersif (c’est-à-dire qui décompose le rayonnement en ces longueurs d’onde constitutives). Au chapitre 11, nous avons étudié le prisme pour ces propriétés de déviation.
Le fait que l’indice de réfraction dépende de la longueur d’onde
Voir
chapitre 11
, fait qu’un prisme, non
seulement dévie la lumière, mais aussi la disperse. C’est ce phénomène qui explique la
formation des arcs-en-ciel, les gouttes d’eau en suspension dans l’atmosphère jouant
le rôle d’éléments dispersifs
Voir site
web
. Les réseaux de diffraction sont aussi des éléments dispersifs (la direction de la lumière diffractée dépend de la longueur d’onde). Ils sont
majoritairement utilisés en spectroscopie de nos jours.
15.3.1 Principe d’un spectroscope à prisme ou à réseau
Les spectroscopes à prisme ou à réseau sont constitués de trois éléments : le système
dispersif bien évidemment, mais aussi d’un système source et d’un système récepteur.
a) Système source : fente et collimateur
La source éclaire une fente fine, parallèle à l’arête du prisme ou aux fentes du réseau. La
fente-source est placée dans le plan focal objet d’une lentille convergente L 1 , de distance
focale f
′
1 appelée collimateur. Le faisceau émergeant du collimateur est cylindrique, les
rayons sont parallèles entre eux
Voir
chapitre 13
.
b) Système dispersif
C’est soit un prisme, soit un réseau. Dans les deux cas, on envoie un faisceau parallèle
Voir § 15.3.1.a
et on se place au minimum de déviation. C’est dans cette configuration que l’on a le
maximum de lumière et de netteté sur l’écran.
c) Système récepteur : lunette
Dans la direction de déviation du prisme, ou de diffraction d’un ordre du réseau, qui
dépend de la longueur d’onde, on récupère
Voir
chapitres 11
et 14
un faisceau parallèle sur une lentille convergente L 2 , de distance focale f
′
2 appelée lunette. Une image de la fente-source à une
longueur d’onde donnée se forme alors dans le plan focal image de L 2 . On place un
©
Dunod – La photocopie non autorisée est un délit
315
“Gautron_9782100543007” (Col. : ScienceSup3-193x250) — 2010/6/15 — 17:13 — page 315 — #325
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de longueur d’onde très étroites. Le spectre présente alors des raies d’absorption
noires sur un spectre continu.
Remarque
Un cas important des sources luminescentes est le laser (Light Amplification by
Stimulated Emission Radiation). Son rayonnement est dû à l’émission stimulée de
photons. Un photon arrivant sur un atome excité provoque sa désexcitation par
l’émission d’un photon ayant exactement les mêmes propriétés (énergie, direction...).
Le deuxième photon provoque l’émission d’un nouveau photon ayant lui aussi des
propriétés identiques : le rayonnement est ainsi amplifié par cette émission stimulée.
15.3 SPECTROSCOPE À PRISME OU À RÉSEAU
L’étude des spectres, qu’ils soient continus ou discrets, nécessite l’emploi d’un élément
dispersif (c’est-à-dire qui décompose le rayonnement en ces longueurs d’onde constitutives). Au chapitre 11, nous avons étudié le prisme pour ces propriétés de déviation.
Le fait que l’indice de réfraction dépende de la longueur d’onde
Voir
chapitre 11
, fait qu’un prisme, non
seulement dévie la lumière, mais aussi la disperse. C’est ce phénomène qui explique la
formation des arcs-en-ciel, les gouttes d’eau en suspension dans l’atmosphère jouant
le rôle d’éléments dispersifs
Voir site
web
. Les réseaux de diffraction sont aussi des éléments dispersifs (la direction de la lumière diffractée dépend de la longueur d’onde). Ils sont
majoritairement utilisés en spectroscopie de nos jours.
15.3.1 Principe d’un spectroscope à prisme ou à réseau
Les spectroscopes à prisme ou à réseau sont constitués de trois éléments : le système
dispersif bien évidemment, mais aussi d’un système source et d’un système récepteur.
a) Système source : fente et collimateur
La source éclaire une fente fine, parallèle à l’arête du prisme ou aux fentes du réseau. La
fente-source est placée dans le plan focal objet d’une lentille convergente L 1 , de distance
focale f
′
1 appelée collimateur. Le faisceau émergeant du collimateur est cylindrique, les
rayons sont parallèles entre eux
Voir
chapitre 13
.
b) Système dispersif
C’est soit un prisme, soit un réseau. Dans les deux cas, on envoie un faisceau parallèle
Voir § 15.3.1.a
et on se place au minimum de déviation. C’est dans cette configuration que l’on a le
maximum de lumière et de netteté sur l’écran.
c) Système récepteur : lunette
Dans la direction de déviation du prisme, ou de diffraction d’un ordre du réseau, qui
dépend de la longueur d’onde, on récupère
Voir
chapitres 11
et 14
un faisceau parallèle sur une lentille convergente L 2 , de distance focale f
′
2 appelée lunette. Une image de la fente-source à une
longueur d’onde donnée se forme alors dans le plan focal image de L 2 . On place un
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Dunod – La photocopie non autorisée est un délit
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