Émission de lumière : spectre, corps noir et rayonnement
[Article paru le : 02/09/26]
L’émission de lumière est le processus physique par lequel une source produit des photons, particules élémentaires de lumière. Elle se manifeste sous forme de rayonnement électromagnétique. Seule une partie est visible à l’œil nu. En bref, elle dépend de la température, de la composition chimique et de l’état physique de la source émettrice. C’est ce qui explique la lumière du feu, du Soleil et des lampes.
Comment le spectre continu du corps noir explique-t-il l’émission de lumière ?
Au XXe siècle, le spectre continu du corps noir a bouleversé la physique. Il décrit l’émission de lumière d’un objet chauffé, dont le spectre ne dépend que de la température. En clair, le rayonnement du corps noir est proche de celle des lampes à incandescence. Elle sert de référence en colorimétrie.
L’émission de la lumière par le Soleil suit aussi un spectre quasi continu. Mais des raies sombres apparaissent. Elles sont dues à l’absorption par les éléments chimiques de notre astre préféré. Ces raies d’absorption dans le spectre solaire correspondent aux raies d’émission des vapeurs métalliques chauffées. Elle révèle ainsi la composition de la matière.
Quelles sont les limites du domaine visible ?
Le domaine visible s’étend du violet au rouge dans le rayonnement électromagnétique. Mais, l’émission de lumière ne se réduit pas à cette bande étroite.
- Au-delà du violet se trouvent les ultraviolets.
- Au-delà du rouge, les infrarouges.
Elle couvre un spectre bien plus large que ce que l’œil humain perçoit.
Comment le feu produit-il de la lumière ?
La chaleur du feu provient de la combustion d’un corps. Mais l’émission de lumière qui en résulte est un défaut heureux : en se désexcitant, les atomes excités libèrent des photons. Ce phénomène par le feu illustre comment une réaction chimique produit un rayonnement visible, phénomène à l’origine de l’éclairage ancestral.
Photo en tête de l’article : raies sombres du spectre solaire, de Joseph van Fraunhofer, 1815-15 – extrait de Robert Hunt, History of Spectroscopy, an essay, janvier 2011 © Joseph van Fraunhofer