TP n°2

TEXTE
« Comme toute étoile, le Soleil est une énorme sphère de gaz très chaud qui produit de la lumière. […] La
photosphère (surface du Soleil), bien observable en lumière visible,
est à une température d’environ 5500°C.
Spectre
Si le Soleil était sans atmosphère, le spectre de la lumière émise
serait continu.
En 1814, le physicien allemand J. FRAUNHOFER remarque dans le
spectre du Soleil une multitude de raies. L’existence de ces raies
d’absorption est due à la présence d’une atmosphère autour du Soleil,
appelée chromosphère, et s’étendant sur 2000 km d’épaisseur
environ. Les atomes présents dans cette chromosphère
« interceptent » leurs radiations caractéristiques qui seront donc
absentes du spectre vu depuis la Terre. Entre 300 nm et 700 nm, il
existe plus de 20 000 raies répertoriées.
Absorption de lumière par
l’atmosphère du Soleil
L’analyse spectrale permet de connaître la composition chimique
détaillée et précise du Soleil.
En fraction de masse, les deux éléments les plus abondants sont l’hydrogène (78,4 %), l’hélium (19,6 %) et
2% d’autres éléments. »
Extrait de « L’astronomie » de Michel MARCEUN ; Éd. Hachette
Dans le texte donné au début de ce document, remplacer « interceptent » par un verbe plus approprié : ……………
Sur le site http://www.ostralo.net, ouvrir l’animation de physique (optique) : Etude des spectres
Afficher le spectre du Soleil, puis vérifier que son atmosphère contient les éléments hydrogène H et hélium He :
expliquer :
………………………………………………………………………………………………………………………………………
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Les physiciens ont établi une relation entre la longueur d’onde maximale max émise par une étoile et la température
de sa surface. Pour retrouver expérimentalement cette relation (loi de Wien), on augmente progressivement la
température  d’un morceau de métal. Pour chacune des températures, on mesure la longueur d’onde pour laquelle
l’intensité lumineuse émise est maximale. On obtient les résultats suivants :
max(en nm)
880
940
1 010
1 080
1 170
1 270
1 400
1 540
1 730
1 960
 (en °C)
3 000
2 800
2 600
2 400
2 200
2 000
1 800
1 600
1 400
1 200
Avec le tableur REGRESSI :
* créer les variables expérimentales  et max
* créer la grandeur calculée X =
* tracer  en fonction de
1
 max
1
 max
; quelle est l’allure de la courbe obtenue ? ……………………………………
* modéliser cette courbe et retrouver la loi de Wien :  (en °C) =
2,9 10 6
 273
 max (en nm)
Le profil spectral du Soleil est la courbe représentant l’intensité lumineuse des radiations en fonction de leur longueur
d’onde :
intensité lumineuse
profil spectral
allure globale du profil spectral
400
440
480
520
560
600
640
680
Quelle est la longueur d’onde maximale max émise ? ………………………………..
Retrouver la température de la surface du Soleil donnée dans le texte en appliquant la loi de Wien.
Le spectre d’une étoile comprend un fond coloré (lumière émise par l’étoile) avec des raies noires
(radiations absorbées par les éléments de l’atmosphère de l’étoile)
RETENIR
L’analyse de la lumière provenant d’une étoile permet de connaître :
* sa température de surface (étude de max)
* la composition chimique de son atmosphère (étude des raies d’absorption)
Le Soleil est essentiellement composé d’hydrogène et d’hélium.