Le spectre électromagnétique, dont la lumière est une fraction, est une distribution continue de longueurs d’onde allant du rayonnement ultraviolet au rayonnement infrarouge. Lorsqu’un rayonnement électromagnétique sous forme de lumière traverse un matériau, certaines parties de celui-ci sont absorbées ou émises par le milieu. Lors de l’observation de cette lumière à travers un spectroscope, ces parties apparaissent sous la forme d’un spectre de raies – soit des raies d’émission aux couleurs vives sur un fond sombre, soit des raies d’absorption sombres sur un fond aux couleurs vives.
Lorsque la lumière blanche traverse un réseau de diffraction, un spectre continu de lumière apparaît. Le réseau de diffraction a séparé la lumière en ses différentes longueurs d’onde, du violet au rouge, dans le domaine visible. Ce spectre continu est émis par des solides, des liquides et des gaz incandescents sous haute pression. Les deux exemples les plus connus sont la lumière blanche à travers un prisme et à travers des gouttes d’eau, ce qui fait un arc-en-ciel.
Il existe deux types de spectre de raies : un spectre d’émission et un spectre d’absorption. Le premier est également appelé spectre de raies lumineuses et se compose de quelques raies aux couleurs vives sur un fond sombre. Chaque ligne représente une longueur d’onde unique, et l’ensemble est unique à cet élément particulier. Ces lignes sont émises lorsqu’un gaz à basse pression est mis en contact avec une décharge électrique.
Un spectre de raies sombres, ou spectre d’absorption, est exactement le contraire : au lieu de raies lumineuses à chaque longueur d’onde sur un fond sombre, un spectre d’absorption a des raies sombres aux longueurs d’onde correspondantes sur un fond continu. Ce résultat est l’objectif principal de la spectroscopie d’absorption, et il est créé en faisant passer la lumière à travers un gaz de l’élément à analyser.
Le physicien Niels Bohr a présenté en 1913 son idée des raisons pour lesquelles le spectre atomique a les caractéristiques et les propriétés qu’il possède. Pour ce faire, Bohr a théorisé son propre modèle de l’atome, maintenant appelé modèle de Bohr. Il suppose que les électrons ne peuvent exister que sur des orbites discrètes autour du noyau et que seules certaines orbites sont stables, ce qui signifie que l’électron n’émet pas de rayonnement. Cependant, un rayonnement est émis lorsque l’électron passe d’une orbite à haute énergie à une orbite inférieure.
La spectroscopie est l’analyse de ce phénomène à l’aide d’une machine appelée spectroscope. Aucun élément n’émet ou n’absorbe exactement le même spectre de raies, de sorte que ces observations peuvent être utilisées pour déterminer les éléments d’un échantillon. En conséquence, les astronomes ont commencé à tourner leurs spectroscopes vers les étoiles pour tenter de déterminer leur composition et celle de tout milieu interstellaire entre une étoile particulière et la Terre.