Transcription de la vidéo
Un astronome regarde le spectre de la lumière d’une étoile lointaine. Entre la Terre et l’étoile se trouve un grand nuage de poussière et de gaz. L’étoile émet une lumière blanche à spectre continu, mais une partie de la lumière est absorbée par le nuage. La figure montre le spectre de lumière que l’astronome observe ainsi que les spectres d’absorption de plusieurs éléments purs. Quel élément, parmi les cinq représentés, contient le nuage interstellaire ?
Chaque fois que nous pensons aux spectres générés par des éléments purs ou des molécules, nous devons garder à l’esprit que les spectres d’émission et d’absorption des atomes et des molécules sont uniques. En effet, les spectres produits par les atomes et les molécules sont le résultat de transitions de niveau d’énergie des électrons au sein de ces atomes ou molécules. Puisque chaque type d’atome ou de molécule a une structure de niveau d’énergie unique, les spectres produits par ces atomes ou molécules sont uniques. Cela signifie également qu’en comparant les spectres, nous pouvons déterminer quels atomes ou molécules constituent un échantillon particulier.
En particulier, lorsque nous avons un mélange d’atomes ou de molécules, le spectre global sera une combinaison des spectres individuels des atomes ou des molécules qui composent le mélange. Il est important de comprendre que cela est particulièrement vrai pour un mélange, comme lorsque nous mélangeons de l’hydrogène et de l’oxygène. Mais si l’hydrogène et l’oxygène réagissent pour faire de l’eau, le spectre résultant changera parce que les niveaux d’énergie des électrons dans l’eau sont différents de ceux de l’hydrogène ou de l’oxygène.
Quoi qu’il en soit, ce que nous devons maintenant faire, c’est comparer les cinq spectres qui nous sont donnés au spectre observé. Alors, ce sont des spectres d’absorption, ce qui signifie que les caractéristiques de chaque élément sont les lignes sombres sur chaque spectre. Si c’était des spectres d’émission plutôt que des spectres d’absorption, les caractéristiques spécifiques de chaque élément seraient exactement les mêmes raies aux mêmes endroits. Cependant, nous verrions des droites d’émission lumineuses, et les espaces entre les deux seraient sombres. En effet, les atomes et les molécules émettent de la lumière exactement aux mêmes longueurs d’onde qu’ils absorbent la lumière.
Quoi qu’il en soit, ce que nous devons faire, c’est comparer les lignes sombres des cinq spectres de référence aux lignes sombres du spectre observé.
Commençons par une option que nous pouvons éliminer presque immédiatement. L’azote a un grand groupe de raies dans la partie rouge du spectre. Cet amas est complètement absent de notre spectre observé. En fait, il existe un certain nombre de caractéristiques du spectre de l’azote qui sont absentes de notre spectre observé, comme cet autre groupe de raies dans la région rouge ou cette double raie dans la région verte, entre autres. L’une ou l’autre est suffisante pour nous dire que le spectre observé ne contient pas d’azote.
De même, le carbone a une très large absorption qui est également absente de notre spectre observé. Donc, le carbone n’est pas un élément dans notre nuage. Et encore une fois, toutes les raies du carbone qui manquent dans notre spectre observé sont suffisantes pour nous dire que le carbone n’est pas présent.
Nous pouvons également éliminer l’oxygène de la même manière. L’oxygène a plusieurs caractéristiques dans les parties orange et verte du spectre qui sont simplement absentes du spectre observé. Donc, l’oxygène n’est pas l’un de nos éléments.
Pour l’hydrogène cependant, la situation est différente. Chaque raie du spectre d’hydrogène correspond exactement à l’une des raies du spectre observé. L’hydrogène est donc l’un des gaz qui composent notre nuage.
Lorsque nous regardons l’hélium, nous voyons que chacune des raies du spectre de l’hélium correspond exactement à l’une des raies du spectre observé également. Par conséquent, nous savons que l’hélium est également l’un des éléments de notre nuage.
Enfin, nous voyons qu’avec l’hydrogène et l’hélium, nous avons représenté toutes les raies de notre spectre observé, ce qui signifie que nous avons représenté l’ensemble du spectre, et les éléments contenus dans notre nuage interstellaire sont l’hydrogène et l’hélium.
