Fonctionnement des lampes à vapeur de sodium ou de mercure

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Fonctionnement des lampes à vapeur de sodium ou de mercure

Bonjour.
Je m'appelle Claire et je suis une étudiante de CNED. Je précise que les questions que je pose sont dans le cadre d'une préparation au concours de professeur des écoles. Je suis en effet en train de travailler les sciences expérimentales qui me posent quelques problèmes.
Est-ce que vous pouvez m'expliquer le fonctionnement d'une lampe à vapeur. Je crois savoir qu'on peut utiliser du sodium ou du mercure, mais quelle est la différence ?
Merci de votre réponse.

L'émission de lumière dans une lampe à vapeur métallique est due à la recombinaison d'électrons libres avec les ions métalliques. Cette ionisation des atomes provient de l'effet d'un champ électrique assez élevé appliqué à la vapeur de métal présente dans le tube, suite à un chauffage initial : c'est la raison pour laquelle les lampes de nos rues éclairent à peine au moment de l'allumage : il faut d'abord vaporiser le métal avant que l'effet ionisant soit effectif. Suivant le métal, la couleur n'est pas la même : le sodium donne une coloration jaune intense qui correspond aux deux raies d'émission du sodium à 590 et 596 nanomètres. Pour le mercure, la lumière est blanc-bleuté car le spectre d'émission comprend de nombreuses raies réparties tout au long du spectre visible.

Lorsque nous parlons de lampe à vapeur nous parlons plus généralement de lampe à décharge autrement appelée lampe à arc.
Pour faire simple, dans un verre est placé un gaz. Nous plaçons des électrodes permettant de former un arc électrique à l'intérieur de ce gaz. Cet arc électrique va transférer son énergie au gaz par ionisation. On dit que le gaz est dans un état excité. En se désexcitant le gaz va émettre des photons donc de la lumière (visible ou invisible - UV ou chaleur-). Le type de lumière émise dépend du gaz introduit et de sa pression. On distingue ainsi les lampes haute pression et les lampes basse pression.
Dans ces lampes nous avons entre autres les lampes à vapeur, principalement sodium et mercure (c'est le gaz qui est dans l'ampoule). Pour ces deux types, il existe des lampes haute et basse pression dont les couleurs vont être différentes.
Les lampes à sodium sont celles utilisées sur les routes et les tunnels. Elles sont très lumineuses et à dominante jaune-orangée.
Les lampes à vapeur de mercure sont utilisées dans l'industrie, sur les routes mais dans d'autres applications car on peut par différents phénomènes que je pourrais vous expliquer si vous le désirez, leur faire émettre plein de couleurs différentes.
Il y a plein d'autres types de lampes appelées différemment car on met d'autres gaz : lampes halogènes, tubes néons, lampes xénon, Argon, Deutérium, etc.
J'espère avoir répondu à votre question. Si vous souhaitez approfondir certains points, n'hésitez pas à me contacter.

Stéphane PERROT
26 Rue des Jardins du Sauzat
31750 Escalquens

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