Définition
Le spectre d'absorption est une sorte de « code-barres » inversé de la lumière. Lorsqu'un rayonnement traverse une substance (gaz, liquide ou solide), celle-ci capture certaines couleurs précises, laissant des bandes sombres ou des trous dans l'arc-en-ciel obtenu. C'est un peu comme si vous écoutiez une symphonie où certaines notes seraient systématiquement muettes, révélant ainsi la présence d'un obstacle spécifique sur le chemin du son.
L'essentiel
- Il se présente sous forme de bandes sombres sur un fond coloré continu.
- Chaque atome ou molécule possède une signature d'absorption unique.
- C'est une méthode d'analyse non destructive (on ne détruit pas l'échantillon pour l'analyser).
Formule et propriétés
Le mot spectre vient du latin spectrum signifiant « image » ou « apparition ». Absorption dérive du latin absorbere (« engloutir »). En physique, le terme s'est imposé au XIXe siècle pour désigner la manière dont la matière « avale » certaines longueurs d'onde de l'énergie lumineuse.
Comment l'utiliser
- Les raies de Fraunhofer : les fines lignes noires visibles dans le spectre du Soleil, qui révèlent les gaz présents dans son atmosphère.
- Analyse sanguine : l'utilisation de la lumière pour mesurer le taux d'oxygène dans l'hémoglobine, car le sang oxygéné n'absorbe pas la lumière de la même façon que le sang non oxygéné.
- Analyse de polluants : identifier la présence de gaz toxiques dans l'air en analysant quelles couleurs de l'infrarouge sont absorbées par l'échantillon.
Utilisations
Ce concept est fondamental en spectroscopie pour identifier la composition chimique d'un objet lointain (comme une étoile) ou d'une solution inconnue en laboratoire. Il permet aussi de mesurer la concentration d'un produit (plus la couleur est absorbée, plus le produit est concentré).
Dangers et précautions
Lors d'une mesure en laboratoire, il est crucial de réaliser un « blanc » (une mesure de référence avec le solvant pur) pour s'assurer que les bandes d'absorption observées proviennent bien de la substance étudiée et non du récipient ou du liquide porteur.
Substances liées
À ne pas confondre
Stockage et élimination
Pour bien comprendre, imaginez que la lumière est un messager transportant toutes les couleurs. Si ce messager traverse une foule (la matière), certaines personnes dans la foule vont lui prendre des objets spécifiques. À l'arrivée, en regardant ce qu'il manque au messager, on peut deviner qui était dans la foule.
Questions fréquentes
Quelle est la différence avec un spectre d'émission ?
Le spectre d'absorption montre les couleurs 'volées' par la matière froide, tandis que le spectre d'émission montre les couleurs 'données' par la matière chaude ou excitée.
Pourquoi voit-on des raies noires ?
Parce que les électrons de la matière absorbent précisément l'énergie correspondant à ces couleurs pour changer d'état, empêchant ces rayons de traverser.
Peut-on voir un spectre d'absorption à l'œil nu ?
Non, il faut utiliser un instrument appelé spectroscope qui décompose la lumière à l'aide d'un prisme ou d'un réseau.