Nil Scientifique

L'ANALYSE SPECTRALE ET L'EFFET DOPPLER

 

 

 

 

 Les applications de l'analyse spectrale ne se résume pas à la détermination de la température et de la composition chimique.

 

Une autre information importante est la vitesse du corps observé.

 

 

 

L'effet Doppler

 

Disons que vous observez un objet qui émet des bips sonores séparés par un intervalle

de temps constant. Le nom de cet intervalle de temps est à la période.

 

Vous entendez les bips les uns après les autres, toujours séparés par le même intervalle

de temps.

 

Cela signifie que l'objet est immobile.

 

Maintenant, l'objet se rapproche de vous à une vitesse non négligeable devant celle du

son. La transmission du bip depuis l'objet jusqu'à votre oreille ne peut être considérée

comme instantanée.

 

Il faut tenir compte du temps nécessaire à la propagation du son.

 

Si le premier bip est produit à une position donnée, le deuxième est émis à une distance moindre.

 

Le temps de transmission du premier bip est donc plus grand que celui du deuxième.

 

Pour notre oreille, l'intervalle de temps entre les deux bips n'est plus égal à la période

réelle du signal.

 

Ainsi, si l'objet se rapproche de nous, la période du son est plus petite que la période

réelle.

 

Inversement si l'objet s'éloigne, la période apparente est plus grande que la période réelle.

 

Ce phénomène est appelé effet Doppler, du nom du physicien qui le découvrit.

 

Sa conséquence bien connue est le changement de son d'une sirène d'ambulance qui passe rapidement devant nous.

 

Lorsque l'ambulance se rapproche, la période du son diminue. Ainsi, le son devient plus aigu.

 

Lorsqu'elle s'éloigne, la période s'allonge et le son devient plus grave.

 

 

Les ondes lumineuses

 

L'effet Doppler se produit aussi pour les ondes lumineuses.

 

Si une source de lumière s'approche de vous, la longueur d'onde apparente de son rayonnement diminue.

 

Ainsi, sa lumière se déplace vers la partie bleue du spectre visible. L'on parle alors d'un

décalage vers le bleu.

 

À l'opposé, si la source s'éloigne, la longueur d'onde augmente et la lumière est décalée

vers le rouge.

 

Le décalage en longueur d'onde est directement relié à la vitesse de l'objet.

 

Aussi, l'une des grandeurs permet de déterminer l'autre.

 

Si vous voulez connaître la vitesse relative d'une étoile de type solaire, prenez un spectre de l'étoile et comparez le à un spectre du soleil.

 

Mesurez le décalage entre les deux et vous êtes capable d'en déduire la vitesse recherchée.

 

Cette méthode de mesure des vitesses  est utilisée dans tous les domaines de l'astronomie.

 

Elle sert à déterminer la vitesse de déplacement et de rotation d'autres étoiles. Elle sert

également à découvrir la vitesse d'éjection des gaz par certains corps en formation et

la vitesse des galaxies les plus lointaines.

 

Toutefois, cette méthode ne fournit que la vitesse de l'objet le long de la ligne de visée.

Une vitesse perpendiculaire à cette ligne ne donne pas lieu à l'effet Dopler et passe donc

inaperçue dans le spectre.

 

 

Les autres mesures possible

 

 L'analyse spectrale permet d'obtenir plusieurs autres informations.

 

La hauteur relative des raies d'un gaz indique le degré d'ionisation de ses constituants.

 

La forme des raies renseigne sur la pression, le champ électrique et la turbulence dans

le gaz.

 

Un déplacement particulier des raies, appelé effet Zeeman, peut fournir le champ  magnétique.

 

Le spectre de certains objets possède une forme très particulière, facile à identifier et

indiquant la nature des processus physiques en jeu.

 

C'est la cas du rayonnement synchrotron, produit par des électrons très énergétiques se

déplaçant dans un champ magnétique, et qui produit un spectre continu mais différent de celui d'un corps noir.

 

 

L'astrophysique

 

L'analyse spectrale est un outil très efficace. À partir d'un simple rayon lumineux, l'on peut obtenir un imposant nombre d'informations relatives aux conditions régnant dans

un objet céleste et les phénomènes physiques qui s'y produise.

 

Grâce à cet outil fantastique, l'astronomie telle qu'on la connaissait il y a plus d'un siècle

est devenue l'astrophysique.

 

Cette science étudie la nature physique des corps célestes et les processus qui les affectent.

 

 

 



29/12/2012
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