Chapitre 10 / Activité 2 Voici les spectres obtenus par décomposition
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Chapitre 10 / Activité 2 Voici les spectres obtenus par décomposition de la lumière émise par trois étoiles (Rigel dans la constellation d’Orion , notre Soleil et Antarès dans la constellation du Scorpion) : Comment peut-on exploiter ces spectres pour en déduire des informations sur les étoiles (couleur, température, âge , composition . . .) ? Une lumière polychromatique peut être produite par des corps incandescents (ex : filament d’une lampe, particules de carbone dans une flamme de bougie, métal en fusion, lave d’un volcan … ) ou par des gaz soumis à des décharges électriques (ex : tube néon rouges des enseignes publicitaires, lampes à vapeur de sodium jaunes des éclairages publiques, tubes de vapeur de mercure blancs des salles de classe … ). Suivant leur origine, ces lumières ont des spectres continus ou des spectres de raies : spectre continu spectre de raies Expérience : dans la classe, observer deux sources de lumière différentes grâce à un réseau (dispositif permettant de décomposer la lumière). Q1. Citer un autre objet permettant de décomposer la lumière. Q2. Qu’est-ce qu’un corps incandescent ? A quel type de spectre leur lumière appartient-elle ? Q3. Imaginer puis réaliser une expérience permettant de montrer l’influence de la température sur le spectre de la lumière produite par un corps incandescent. Décrire vos observations. Q4. En vous aidant du logiciel « chroma » , identifier les gaz dont les raies d’émission sont les suivantes : Gaz Longueurs d’onde λ des raies émises (nm) 405 ; 436 ; 542 ; 546 ; 568 ; 615 587 ; 668 ; 706 ; 728 410 ; 434 ; 486 ; 656 Chapitre 10 / Activité 2 Lorsqu’un gaz est traversé par de la lumière blanche, il peut absorber certaines radiations et la lumière qui en ressort a un spectre appauvri de certaines raies. Exemple dans le cas où le gaz est du carbone : Spectre de la lumière avant traversée du gaz : lumière blanche avant traversée GAZ Spectre de la lumière après traversée du gaz : lumière après traversée Q5. En vous aidant du logiciel « chroma » , identifier les gaz qui ont été traversés par les lumières dont les spectres sont les suivants : Q6. Que peut-on dire des spectres d’émission et d’absorption engendrés par un même gaz ? Lequel des deux permet d’identifier l’espèce chimique constituant ce gaz ? Chapitre 10 / Activité 2 En vous aidant de vos nouvelles connaissances sur les spectres, classer les trois étoiles présentées en introduction par ordre de température croissante. (justifier) (vous pourrez faire une vérification internet et indiquer la couleur et la température exactes de chaque étoile) Le spectre du Soleil est donné ci-contre : Q7. A quels types de spectres correspondent les spectres des trois étoiles présentés en introduction ? Q8. Sachant que la lumière produite par les étoiles est d’origine thermique, comment peut-on expliquer que leurs spectres contiennent des raies noires ? (pour vous aider, lire le Document 1 ci-dessous sur la structure des étoiles) Q9. Numéroter les raies d’absorption présentes dans le spectre du soleil puis déterminer leurs longueurs d’onde. Q10. En vous aidant du Document 2, déterminer la composition chimique de la chromosphère du soleil. Document 1 : Structure d’une étoile Une étoile est constituée d’un cœur, d’une photosphère et d’une chromosphère (équivalente à notre atmosphère) : Le cœur est la partie la plus chaude de l'étoile dans laquelle se déroulent des réactions nucléaires. L'énergie libérée est transmise aux couches externes par rayonnement. La photosphère est la couche externe de l'étoile qui produit la lumière visible. Son spectre est continu. La chromosphère est la zone externe de l’étoile. Elle contient des gaz qui absorbent certaines radiations émise par la photosphère. Son contient un fond coloré continu mais parsemé de raies d’absorption. Document 2 : Longueurs d’onde λ (nm) des raies d’émission de quelques espèces chimiques H Ca Fe Hg Ar He 397 411 434 486 657 422 466 527 646 716 438 467 496 517 527 405 436 492 546 615 451 470 560 603 668 411 466 496 588 668
