Spectroscope

Le spectroscope est un appareil conçu pour observer les spectres lumineux.


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Spectroscopie - Mesure physique - Métrologie - Chimie analytique - Physique quantique

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Page(s) en rapport avec ce sujet :

  • Le spectroscope est un autre appareil important sur certaines gemmes, ... Une petite explication sur la lumière est esse… Hébergé par OverBlog.... prenons l'exemple du spectre d'absorption de l'hydrogène qui présente de belles raies.... (source : minerauxetgemmes.over-blog)
  • Mise en evidence du phénomène de dispersion de la lumière par l'observation des spectres d'émission et d'absorbtion. 1.2. L'étalonation d'un spectroscope... (source : physics.pub)

Le spectroscope est un appareil conçu pour observer les spectres lumineux.

Principe

Principe spectro.jpg

Le principe de fonctionnement est le suivant :

On éclaire avec la source à étudier une fente étroite ; une première lentille collimatrice rend parallèle le faisceau lumineux tombant sur la face d'entrée du prisme, ou du réseau ; après dispersion de la lumière une seconde lentille donne sur un écran une suite d'images superposées de la fente, chacune correspond à une longueur d'onde. Cette série d'images, les raies, forme le spectre de la source lumineuse.

Exemples :




L'utilisation du spectroscope peut être appliquée à la gemmologie ou minéralogie. Effectivement, du fait de leur couleur, ces matériaux absorbent certaines longueurs d'ondes de la lumière blanche. D'autres longueurs d'ondes sont transmises et forment ainsi la couleur du matériau.

L'observation de ces matériaux avec un spectroscope peut nous montrer des spectres d'absorption de couleurs bien spécifiques à certaines gemmes. On dit tandis que ce sont des spectres diagnostiques.

Certains matériaux possèdent la même couleur mais l'élément responsable de la couleur (élément chromateur) n'est pas le même. Inversement, deux matériaux possédant des couleurs différentes mais dont l'élément chromateur est le même peuvent nous montrer des spectres particulièrement identiques.

En gemmologie, il existe deux types de spectroscopes :

1/ Le spectroscope à prismes

2/ Le spectroscope à réseau diffractant.

1/ Le spectroscope à prismes :

Un spectre par réfraction et dispersion de la lumière est généré par une série de prismes. On observe un "arc-en-ciel".

Le spectroscope est constitué d'un tube. A une extrémité du tube se trouve la focale par laquelle regarde l'observateur, à l'autre extrémité, une fente.

Spectroscope prismes2.jpg

A l'intérieur du tube se trouvent une lentille ainsi qu'une série de trois ou cinq prismes acollés et constitués de deux types de verres différents qui s'alternent pour que le rayon de lumière traversant la structure soit le plus droit envisageable.

Les prismes ne doivent en aucun cas absorber de la lumière et ne doivent pas être biréfringents (biréfringence).

Le spectroscope à prismes fait apparaitre un spectre non linéaire.

Spectre continu non-linéaire.jpg


2/ Le spectroscope à réseau diffractant

Un spectre par diffraction est généré par une fine plaquette sur laquelle ont été gravées de minuscules fentes parallèles. Quand la lumière incidente vient frapper cette plaquette, elle est diffractée. On observe aussi un "arc-en-ciel".

Ce spectroscope est aussi constitué d'un tube. A une extrémité se trouve la focale par laquelle regarde l'observateur, à l'autre extrémité, une fente.

Spectroscope reseau diffractant.jpg

A l'intérieur du tube : la plaquette inclinée ainsi qu'une lentille.

Le spectre généré est linéaire.

Spectre continu lineaire.jpg

En principe, et dans l'utilisation des deux types de spectroscope, il est préférable que la couleur rouge apparaisse à gauche et le violet à droite. Aux États-Unis, néanmoins, il est habituel ou alors habituel d'observer ces couleurs de façon inversée : rouge à droite, violet à gauche.

Il est aussi préférable d'observer les spectres dans une pièce sombre avec une lumière blanche non-absorbante (laissant passer un spectre continu, voir ci-dessus).

La gemme ou le matériau brut doivent être translucides à transparents. L'opacité ne laissant pas passer la lumière, aucun spectre ne sera visible.

Les matériaux peuvent être testés de deux manières différentes. En lumière directe ou bien en lumière réfléchie.

Exemples de spectres d'absorption diagnostiques et leur cause.

Le saphir bleu : une ligne noire à 450 nanomètres dans le bleu. Elément chromateur responsable de l'absorption : le fer. Le fer étant une impureté, la gemme est dite allochromatique.

Spectre saphire.jpg

Le péridot (vert)  : Le plus souvent une bande fine à 493 nanomètres, une ligne à 473 nanomètres, une ligne à 453 nanomètres, et bande de 435 à 400 nanomètres. Elément chromateur responsable de l'absorption : aussi le fer. Le fer faisant partie intégrante de la composition chimique du péridot, la gemme est dite idiochromatique.

Spectre peridot 1.jpg

Nous constatons que le fer absorbe vers 450 nanomètres dans les deux cas.

Attention, le spectroscope indique certes des spectres diagnostiques mais n'aide pas forcément à distinguer les matériaux synthétiques des matériaux naturels. Qui plus est , l'ensemble des gemmes ne produisent pas obligatoirement de spectre. Il est quelquefois complexe de distinguer celui du péridot par exemple ou du zircon.

Bien que le zircon soit parfaitement constitué d'une cinquantaine, ou alors plus, de fines lignes plus ou moins intenses, la ligne différente à 653 nanomètres devrait être un bon indicateur du spectre d'absorption de l'uranium dans le zircon.

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La version présentée ici à été extraite depuis cette source le 11/11/2010.
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