La loi de Beer-lambert est une théorie essentielle utilisée en physique et en chimie. Depuis son élaboration, elle a servi de pilier à de nombreuses recherches scientifiques, surtout en biologie et en médecine. Elle est même utile dans des domaines communs tels que la photographie. Quels sont les principes posés par cette loi ? Comment appliquer la théorie sur une masse donnée ? Quelles sont les formules utilisées ? Les détails sont ici !
Loi de Beer-Lambert : définition
Cette loi est également appelée Beer-Lambert-Bouguer, du nom des trois auteurs qui ont participé à son élaboration. Les notions importantes de cette théorie sont les suivantes :
Le principe de la loi de Beer-lambert
La loi de Beer-lambert, parfois simplement appelée la loi de Bouguer, est un principe établissant la relation entre l’absorption de la lumière et la matière qu’elle traverse. Ainsi, le résultat du calcul dépendra :
- du trajet effectué par la lumière (en termes de longueur) ;
- de la concentration de la matière ;
- de l’absorbance de la matière.
En d’autres termes, l’absorption de la lumière dépend des milieux qu’elle traverse et des propriétés de ces milieux.
L’histoire de l’élaboration de ce principe
En 1729, Pierre Bouguer publie l’ouvrage « Essai d’Optique sur la Gradation de la Lumière ». Dans cet ouvrage, il parle d’une méthode particulière de mesure de l’intensité lumineuse ou comme il l’appelle, la « force de la lumière ».
Pour commencer, il utilisera cette loi pour mesurer la quantité de lumière qui traverse des plaques de verre ou une certaine épaisseur d’eau. Ensuite, il mesurera également la luminosité que peut avoir un astre lorsque la hauteur change. Enfin, il fera des expériences visant à comparer la lumière de deux astres : la pleine lune et le soleil. On lui doit d’ailleurs la discipline qu’est la photométrie.
La loi de Pierre Bouguer sera ensuite reprise en 1760 par un dénommé Johann Heinrich Lambert. Pour finir, le principe tel que nous le connaissons aujourd’hui est l’œuvre d’August Beer. On lui doit l’insertion de la variable concentration en 1852, d’où la formule utilisée fréquemment de nos jours.
Formules et autres utilisations
La formule de la théorie est la suivante :
A (λ) = ε(λ). L.C
Dans cette formule, A (λ) représente l’absorbance de la matière pour une lumière monochromatique, dont la longueur d’onde est λ. La valeur, sans unité, est généralement comprise entre 0 et quelques unités.
Ensuite, ε(λ) représente le coefficient d’extinction molaire. Il varie en fonction de paramètres tels que le solvant, le soluté, la température, la pression, la longueur d’onde. L’unité ici est le (L.mol-1.cm-1), qu’on lit « litre par mole et par centimètre ». Quant à L, il est la longueur ou la distance en centimètre parcourue par la lumière dans la solution. Enfin, C désigne la concentration en mole par litre (mol.L-1) de l’élément chimique qui absorbe le rayonnement.
La formule suivante indique le mode d’utilisation de la théorie pour déterminer la concentration à partir de l’absorbance d’une solution : C = A (λ)/[ε(λ). L]. Cette formule est utilisée à condition de connaître la longueur du récipient et le coefficient d’extinction molaire.
Les différents domaines d’applications
En premier lieu, la loi de Beer-Lambert est utilisée en biologie, surtout en ce qui concerne l’extraction et le contrôle de l’ADN. Elle permet ainsi de détecter les pathologies rares à partir de l’analyse cinétique d’enzymes du sang.
En deuxième lieu, elle est utile pour maîtriser les caractéristiques de la lumière. La théorie de cette loi constitue une base d’analyse des astres lumineux. Pour cela, les études se portent sur les composantes chimiques des étoiles, de la lune ou du soleil.
Enfin, la théorie et les formules du principe de Beer-Lambert-Bouguer permettent de bien calibrer les couleurs en graphique. En photographie, on parle de densité optique. C’est d’ailleurs grâce à ce paramètre qu’il est possible d’équilibrer convenablement les filtres, les couleurs et les correcteurs.