Instruments et méthodes de la recherche scientifique

Le spectroscope - Le spectrophotomètre

Spectre d'émission de la lumière blanche

Un prisme diffracte la lumière, c'est-à-dire "sépare" les différentes radiations en fonction de leur longueur d'onde.

En 1704, Isaac Newton publie son livre "Optique, ou Traité des Réflexions, Réfractions, Inflexions et Couleurs de la lumière" (traduction française de 1787 sur Gallica).

A gauche : pochette de l'album "The Dark Side of The Moon" (Pink Floyd, 1973)

L'observation se fait grâce à un oculaire, représenté ci-dessous :

Il ne reste plus qu'à faire passer de la lumière au travers du prisme pour observer un spectre (dans l'illustration, la source lumineuse délivrant une lumière blanche, il s'agit du spectre de la lumière blanche), c'est-à-dire la dispersion des radiations visibles selon leur longueur d'onde :

Spectre d'absorption

Principe (exemple de la chlorophylle)

En intercalant une cuve remplie d'une solution de chlorophylle entre la source lumineuse et le prisme, celui-ci ne va plus diffracter de la lumière blanche, mais ce qu'il reste de cette lumière après son passage au travers de la chlorophylle. En effet, si la chlorophylle est de couleur verte, c'est qu'elle n'absorbe pas les radiations vertes, mais tout ou partie des autres radiations.

En comparant ce spectre d'absorption avec le spectre de la source lumineuse, on peut déterminer les radiations "manquantes", c'est-à-dire absorbées par la chlorophylle. On observe donc un spectre d'absorption (ici celui de la chlorophylle, mais on aurait pu mettre autre chose dans la cuve).

Exemples d'instruments

Le spectroscope permet d'obtenir les spectres colorés (en haut : spectre de la lumière blanche au-dessus, spectre d'absorption de la chlorophylle brute au-dessous), le spectrophotomètre permet d'obtenir le graphique ou les valeurs permettant de le tracer (en bas).

Le spectroscope à main

Ce spectroscope est équipé de deux prismes permettant d'observer en même temps le spectre d'émission de la lumière blanche et le spectre d'absorption de la substance déposée dans le tube. On compare à vue les deux spectres et on en déduit les radiations absorbées par la substance.

Le spectrophotomètre

Il permet une mesure chiffrée de l'absorption. On indique la longueur d'onde et l'appareil affiche la valeur de l'absorption. On peut tracer un graphique à partir de ces valeurs.