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La spectroscopie
Prenons l’exemple d’un atome de carbone, présent dans le graphite d’une pointe de crayon gris. Il est constitué d’un noyau et d’électrons qui gravitent autour. Dans la vraie vie, les électrons ne sont pas vraiment de petite billes, et leurs orbites ne sont pas circulaires, mais pour parler de spectroscopie ce modèle est bien suffisant.
Les électrons se trouvent à des niveaux d’énergies bien définis et ne peuvent avoir que certains niveaux d’énergie bien définis. C’est un peu comme les barreaux d’une échelle : nous ne pouvons pas poser notre pied entre deux niveaux. Pour passer d’un niveau à l’autre, les électrons doivent gagner de l’énergie ou en perdre.
Pour en gagner, un électron peut absorber une particule de lumière (un photon) à une énergie qui correspond exactement au saut qu’il doit effectuer. A l’inverse, pour perdre de l’énergie, il peut émettre un photon, de l’énergie exacte qu’il a besoin de perdre pour changer de niveau. Il se trouve en plus que c’est l’énergie d’un photon qui défini sa couleur.
Or, les niveaux d’énergie disponibles de chaque élément chimique lui sont propres. Il n’existe pas deux éléments chimiques qui ont la même distribution d’énergies possibles. De ce fait, si l’on regarde l’ensemble de la lumière que peut émettre ou absorber un élément chimique (ou une molécule), on obtient l’équivalent d’un code barre qui permet de l’identifier de manière certaine. C’est ainsi que l’on déterminer par exemple la présence de tel ou tel polluant dans l’eau ou dans l’atmosphère!