ENERGIE RAYONNANTE

 

 

 

I) COMPOSITION DE LA LUMIERE

    1) Décomposition de la lumière blanche

        a) L'arc-en-ciel

arcencieldble2refait.JPG (45659 octets)                 arcencieldble1.JPG (82589 octets)

          La lumière du soleil appelée lumière blanche est décomposée par de fines gouttelettes de pluie : c'est l'arc-en-ciel

                                    La plage colorée allant du violet au rouge est appelée spectre de la lumière blanche.

                                            Quelques fois, on peut voir deux spectres, c'est un arc-en-ciel double.

        b) Avec un réseau

            Un réseau est un ensemble de fentes très "fines" appelées traits qui permet de réaliser la décomposition de la lumière.

            Expérience :

                Le réseau utilisé possède 530 traits par mm et est placé sur la lentille d'un rétroprojecteur. Une fente large est placée

                sur le rétroprojecteur.          

decomposition general1.JPG (79112 octets)                 decomposition.JPG (49883 octets)

                                        A l'écran, on obtient une plage de couleurs : violet, bleu, vert, jaune, orange, rouge.

                                        La lumière de la lampe du rétroprojecteur est décomposée par le réseau.

                                        La plage colorée est appelée spectre continu de la lumière.

        c) Avec un spectroscope

spectrecontinu.JPG (419145 octets)

 

 

        Spectre continu de la lumière blanche vu par un observateur.

 

 

 

 

REMARQUES : Les Lumières ne présentent par toujours un spectre continu....

        - La lampe au sodium :

            lampe sodium.JPG (379014 octets)             sodiumjpg.jpg (126392 octets)

                                    Montage                                                                         Spectre constitué d'une seule raie, la lumière

                                                                                                                                             est dite monochromatique

        - Néon :

          lampeneon.JPG (315815 octets)             discontinu.jpg (241599 octets)

                                     Néon                                                                         Le spectre est constitué de différentes raies, le spectre

                                                                                                                                                    est dit discontinu

    2) Synthèse de la lumière blanche : disque de Newton

    Expérience : Un disque colorés par les couleurs de l'arc-en-ciel est

    entraîné par un moteur.

 

    Observation : Lorsque le disque tourne, l'oeil perçoit la couleur

    blanche.

 

    Conclusion : La persistance rétinienne de l'œil ne permet pas de

    séparer les couleurs, l'œil fait la synthèse et perçoit le blanc.

 

 

 

II) NATURE DE LA LUMIERE

    1) Propagation d'une onde circulaire

        Expérience : la cuve à ondes

        cuve ondes.JPG (75903 octets)         ondeslaurent.JPG (106825 octets)

         Observation :

                Lorsque le générateur d'impulsions d'air fonctionne, il se propage à la surface de la nappe d'eau des rides circulaires :

                ce phénomène constitue une onde progressive.

        Conclusion :

                La lumière est un phénomène vibratoire qui se propage ; c'est une onde progressive.

 

     2) Longueur d'onde

        Expérience :

ondesgrd2.JPG (79686 octets)                     ondespetit2.JPG (92847 octets)

        Observation :

            Lorsqu'on diminue la vitesse du générateur d'impulsions d'air, la distance entre deux sommets consécutifs diminue :

            cette distance est appelée longueur d'onde  de l'onde progressive.

        Conclusion :

            Chaque lumière est caractérisée par sa longueur d'onde lambda notée .

 

                        Une lumière ou radiation électromagnétique est un phénomène vibratoire qui se propage sous forme

                        d'ondes progressives. Chaque lumière est caractérisée par sa longueur d'onde .

                        La lumière se propage a une vitesse appelée célérité notée  c avec c=300000km.s-1=3.108m.s-1.

                        Les longueurs d'onde des radiations électromagnétiques perçues par l'homme sont comprises entre :

                                                       380nm (violet) < < 780nm (rouge)                                                         (voir document)

 

III) LA LUMIERE TRANSPORTE DE L'ENERGIE

    Expérience : Un moteur est branchée à une cellule photovoltaïque que

    l'on pose sur le verre d'un rétroprojecteur allumé.

 

    Observation : Le moteur tourne.

 

    Conclusion : Le moteur tourne grâce à un apport d'énergie électrique.

    Elle est produite par la cellule photovoltaïque qui a convertie l'énergie

    lumineuse en énergie électrique.

 

 

    CONCLUSION :

            La lumière transporte de l'énergie sous forme de photons.

            L'énergie d'une lumière monochromatique de longueur d'onde s'écrit :

                           h : constante de Planck avec h=6,62.10-34J.s

                                        la fréquence de la lumière en Hz, E en J.

                  De plus    c : célérité de la lumière avec c=3.108m.s-1 ; en m et

                                     Donc l'énergie d'un photon s'écrit :  

            Remarque : Plus la lumière a une longueur d'onde faible et plus celle-ci transporte de l'énergie.

            Ainsi les rayons UV sont plus énergétiques que les rayons IR.

 

 

IV) ABSORPTION DE LA LUMIERE BLANCHE PAR LA CHLOROPHYLLE

chlorophylle petri.JPG (116482 octets)      decomposition chlorophylle2.JPG (32730 octets)

            Solution de chlorophylle

decomposition chlorophyllerefait.JPG (40990 octets)

 

        <-- Spectre de la lumière blanche

 

 

 

        <-- Spectre de la chlorophylle

 

 

 

                           Conclusion : La chlorophylle absorbe les radiations rouges et bleues violettes.

                            Ces radiations apportent l'énergie nécessaire à la réaction de photosynthèse.

                            L'équation-bilan de la réaction de photosynthèse s'écrit :

                            La synthèse des radiations non absorbées est la couleur verte des feuilles des végétaux.