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Ciel des Hommes

Spectre lumineux

article de Fabrice Mottez

paru le 02 avril 2002

Nous, les humains, voyons les choses en couleur. La vision des couleurs, en plus du plaisir qu'elle apporte, est une merveilleuse source d'informations.

Les mathématiciens et les physiciens du siècle des Lumières ont élaboré une théorie des couleurs extrêmement utile. Ils ont montré qu'un rayon de lumière est la somme de rayonnements lumineux plus simples, chacun ayant sa propre couleur, et que la couleur que nous percevons avec nos yeux résulte de la superposition de toutes ces couleurs élémentaires.

Isaac Newton a montré, en utilisant un prisme, qu'on peut décomposer une lumière en somme de lumières élémentaires par des méthodes expérimentales.

Les travaux de Joseph Fourier, un mathématicien Français de la même époque, ont permis de montrer que ces lumières élémentaires sont des ondes très simples auxquelles on peut associer trois nombres : la fréquence, la phase, et l'intensité. La fréquence correspond à la couleur, et l'intensité à la brillance.

Ainsi, une lumière est une somme de lumières simples, de fréquences et d'intensités différentes. La relation entre ces fréquences et la luminosité qui leur correspond s'appelle un spectre. On fait de la spectrométrie avec des spectromètres, et Newton avait construit le premier spectromètre de l'histoire de la physique.

La lumière qui nous parvient des astres lointains ne nous permet pas toujours de reconstituer leur forme. Par exemple, on n'a pas d'image des étoiles. Mais leur lumière fait le chemin jusqu'à nous sans que son spectre soit appauvri, on y retrouve quasiment toutes les informations qu'on aurait eu en observant l'astre de près.

C'est pourquoi les astronomes s'intéressent énormément au spectre des astres.

Les physiciens ont montré depuis Newton et Fourier, que le spectre des objets est une source de renseignement très riche sur leur composition chimique et sur les conditions physiques qui y règnent.

En étudiant, par exemple, le spectre d'une étoile, on peut savoir les conditions qui règnent à la surface de celle-ci : la température de la surface de l'étoile, ainsi que sa composition chimique, l'état d'ionisation de la matière, la présence d'un champ magnétique, des informations sur les mouvements de la matière (mesure des vitesses), etc.

La plupart des progrès accomplis en astronomie dans le courant du 20e siècle ont été dus, pour la partie observationnelle, à la spectrographie.

 

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Supergéante (étoile)
Spectre lumineux d'une source artificielle (ampoule électrique)
Crédit : Web-Sciences

 

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