Spectro : continuum...........

[ALTAIR01 0]

Bonjour,

Meilleurs vœux pour 2015, santé et sérénité surtout.Plaisirs astronomiques aussi.

Maintenant, ma question :

Concernant les spectres et les lois de Kirchhoff on trouve dans les bouquins ou sur Internet des explications scientifiques pour les spectres d'émission et les spectres d'absorption.

En caricaturant, pour un gaz chaud mais à basse pression on excite l'électron, il absorbe de l'énergie en absorbant un photon d'où une raie d'absorption et il change de niveau.

Quand l'électron se désexcite il restitue son énergie sous forme d'un photon d'où une raie d'émission et il change de niveau.

Les raies d'émission et d’absorption sont de même longueur d'onde car on a la même variation d'énergie à l'excitation comme à la désexcitation (au signe près). Bon, OK.

Mais je ne trouve rien sur le continuum qui est produit, par exemple par un gaz chaud à haute pression.

Pourquoi un même gaz (hydrogène par exemple) se comporte t-il différemment selon la pression ?

Quelle explication au niveau atomique ?

J'ai trouvé un texte qui parle de "thermalisation" mais sans aller plus loin dans l'explication...

Quelqu'un pourrait-il m'éclairer en termes simples et sans maths ?

Merci
Cordialement

[Ce message a été modifié par ALTAIR01 (Édité le 02-01-2015).]

[PascalD 4 385]

Bonne année 2015 aussi

La question "quelle est l' origine du rayonnement thermique" est simple, la réponse l'est moins.

Je vais risquer un paragraphe d'explication, en espérant ne pas raconter de bêtises (les experts corrigeront, je n' en doute pas):

Un gaz chaud, c'est un gaz dont les atomes sont agités (les vitesses fluctuent énormément par rapport à la vitesse moyenne). Quand la pression du gaz est élevée, on ne peut plus négliger les collisions entre atomes (ce sont ces collisions qui sont à l' origine de la pression). Qui dit collision dit accélération, et donc émission électromagnétique (un porteur de charge accéléré rayonne, or les électrons de l' atome sont chargés et les protons aussi: l' atome ou la molécule du gaz est assimilable à un dipole électrique). Comme les vitesses sont aléatoires à grande échelle, les accélérations produites lors des chocs le sont aussi, ce qui génère un spectre d'émission continu à grande échelle par effet de lissage statistique. Spectre qui (dans le cas idéalisé du corps noir) ne dépends pas de la composition du gaz, seulement de la température.
("avec les mains" : le rayonnement dépends de l'énergie de collision, qui est proportionelle à une puissance de la température)

Pour plus de détails, voir par exemple :
http://www.cnrs.fr/publications/imagesdelaphysique/couv-PDF/IdP2006/11_Rayonnement_thermique.pdf

(où l'on voit qu' à petite échelle, les choses sont différentes).

[ALTAIR01 0]

Merci pour ta réponse.

Ce que tu décris ici c'est l'effet Compton, non ?

Sinon, quelles différences ?

Merci

Cordialement

[PascalD 4 385]

l' effet Compton (ou Compton inverse) se manifeste entre un électron libre et un photon. Il contribue à l' émission du milieu, si le gaz est fortement ionisé (dans un plasma, pour faire simple).

Quand l' électron qui intéragit avec le photon est lié à l' atome (ou la molécule) qui constitue le gaz, les choses se passent différement.

[ALTAIR01 0]

Merci
Cordialement

[ChiCyg 0]

ALTAIR01, je ne comprends pas très bien ta question. Je te comprends peut-être mal mais tu sembles dire que les gaz à faible pression produisent des raies et que les gaz à haute pression produisent du "continu".

En fait on parle de transition quand il s'agit du passage entre deux niveaux bien définis et de continu quand un au moins des deux niveaux n'est pas bien défini.

Par exemple si l'électron d'un atome absorbe un photon d'une énergie telle (donc d'une longueur d'onde suffisamment courte pour) que l'électron devienne libre (ionisation) l'excès d'énergie éventuelle du photon se retrouvera dans la vitesse de l'électron. La somme de l'énergie d'ionisation (celle nécessaire pour "arracher" l'électron) et l'énergie cinétique de l'électron sera égale à celle du photon incident. Si le photon est plus énergétique, la vitesse finale de l'électron sera plus grande.

Ca se voit dans les spectres avec, par exemple, la "discontinuité de Balmer" vers 365 nm tous les photons de longueurs d'onde plus courtes que 365 nm sont potentiellement capables d'ioniser un atome neutre d'hydrogène, même s'il est dans son état fondamental. Les couches supérieures froides d'une étoile vont donc absorber beaucoup des photons de moins de 365 nm alors que les photons de plus de 365 nm ne pouvant ionsiser ces atomes auront moins tendance à être absorbés, d'où la "discontinuité" sur le spectre comme sur le spectre en noir :

Je ne sais pas si ça correspond à tes questions.