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Devoir n°3 : spectres lumineux
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1. La lumière est une onde : on peut comparer sa propagation dans un milieu transparent à la propagation des
vagues à la surface de l’eau. Qu’est-ce qui différentie l’onde correspondant à la lumière rouge de l’onde
correspondant à la lumière violette ?
1
2. Qu’appelle-t-on « infra-rouge » ? Cite des objets qui émettent des infra-rouges.
1
3. On dit que le blanc et le noir ne sont pas des couleurs… comment justifier ces affirmations ?
1
Un prisme ou un réseau permettent de séparer les différentes lumières colorées qui constituent la lumière
blanche. Le résultat de cette décomposition s’appelle un spectre.
4. Représente ci-contre à l'aide d'un compas un prisme équilatéral
de côté 4,0cm, et un rayon incident sur une de ses faces faisant un
angle d'incidence de 20° mesuré au rapporteur.
2
5. Compare les spectres obtenus selon que l’on utilise un prisme ou un réseau
1
6. Fais le schéma d’un spectroscope en précisant de quel côté il faut placer la lampe, ainsi que l’œil.
1,5
7. Comment fonctionne une lampe à incandescence ?
1
Elle émet un spectre continu. Qu’est-ce que cela signifie ?
0,5
,5
Comment se modifie ce spectre si la température du filament diminue ?
1
Une lampe spectrale est constituée par une ampoule en verre contenant un gaz sous faible pression, « excité »
par une étincelle électrique qui jaillit en permanence dans ce gaz. Le gaz ne chauffe pratiquement pas.
8. Compare le spectre d’une lampe spectrale à celui d’une lampe à incandescence.
On compare parfois ce spectre à un « code barre ». Pourquoi ?
1
0,5
,5
,5,5
9. Compare la lumière émise par une lampe à incandescence à la lumière émise par un laser.
1
10. Fais le schéma d’un montage permettant d’observer le spectre d’absorption du gaz dihydrogène.
1,5
11. On constate que « les spectres d’absorption et d’émission du dihydrogène sont complémentaires ». Qu’estce que cela signifie ?
1
Une étoile est une énorme boule de gaz très chaud. La température au cœur de l’étoile, où se produisent des
réactions nucléaires, est de plusieurs millions de degrés.
La lumière qui nous parvient est issue de la surface de l’étoile appelée photosphère : c’est la partie visible de
l’étoile. La quantité de lumière émise par l’étoile pour chaque couleur dépend uniquement de sa température.
Autour de la photosphère se trouve une couche de gaz sous faible pression, appelée chromosphère (ou
atmosphère de l’étoile).
12. Quelle partie de l’étoile se comporte comme le filament d’une lampe à incandescence et émet un spectre
continu ?
0,5
,513. La courbe ci-contre indique la quantité de lumière émise par
une étoile en fonction de la longueur d’onde de la lumière.
Pour quelle longueur d’onde cette étoile
émet-elle le plus de lumière ?
1
Calcule sa température de surface à partir de la relation T = 2,9.10–3 / max avec max en m .
1
Quelle est la couleur de cette étoile ? justifie ta réponse.
0,5
,5
13. Voici le spectre de l’étoile Deneb dans la constellation du cygne ainsi que, à la même échelle, le spectre
d’émission d’une lampe spectrale contenant des vapeurs de fer.
Comment peut-on expliquer les raies sombres qui apparaissent dans le spectre de Déneb ?
1
L’élément fer est-il présent dans l’atmosphère de Deneb ? justifie ta réponse.
1
2