Le spectre du Soleil

2nde
Thème : Univers
TP n°8
Physique
Le spectre du Soleil
Chap.2
 But du TP : Etudier le spectre du Soleil afin d'identifier les éléments chimiques présents dans sa chromosphère.
I. Les spectres
Dès 1814, le physicien allemand Fraunhofer (voir doc.1) remarque la présence de
raies noires dans le spectre du Soleil (voir doc.3). Plus tard, deux autres scientifiques
allemands mesurent la longueur d’onde de plusieurs milliers de ces raies et ils
montrent qu’elles coïncident avec celles émises par les entités chimiques : calcium,
cuivre, fer, zinc (doc.2).
Ils déterminent ainsi la composition chimique de la chromosphère du Soleil, mais
aussi d’autres étoiles. C’est une révolution en astronomie !
H
Ca
Mg
Na
Fe
Ti
Mn
Ni
410,1
396,8
470,3
589,0
438,3
466,8
403,6
508,0
434,0
422,7
516,7
589,6
489,1
469,1
485,7
458,2
656,3
526,2
527,0
491,9
498,2
495,7
532,8
537,1
539,7
doc.1 J.Fraunhofer (1787-1826)
doc.2 Longueur d’onde (en nm) des principales raies d’émission de certains éléments chimiques.
Le doc.3 ci-dessous représente :
a) une partie du spectre visible du Soleil [400 nm ; 545 nm], où les principales raies sont repérées par un numéro ;
b) un extrait de référence du spectre d’une lampe de vapeur d’argon obtenu avec le même spectroscope ;
1.1.
Comment peut-on déterminer les éléments chimiques présents dans la chromosphère du Soleil ? Expliquer la
méthode.
2. Etude du spectre de l’argon
2.1. A partir du spectre b), mesurer la distance L, en mm, entre la raie d’émission de 390 nm et les autres raies
d’émission. Compléter le tableau ci-dessous. Faire vérifier par le professeur.
λ (en nm)
390
L (en mm)
0
Ouvrir le logiciel Regressi. Cliquer sur Fichier / Nouveau / Clavier.
Entrer les deux variables expérimentales : Symbole λ (lambda) (en nm) avec les
valeurs minimale et maximale.
Faire de même dans la seconde ligne L (en mm).
Remplir le tableau qui s’affiche avec les valeurs mesurées.
Faire tracer la courbe d’étalonnage de l’argon : λ = f(L).
Modéliser la courbe et choisir le modèle adapté (voir ci-contre).
Imprimer le graphe après accord du professeur.
14/11/2013
UN02_spectre_soleil2.doc
1/2
3. Etude du spectre du Soleil
3.1. Ici, quel est le rôle du spectre de l’argon ?
3.2. Que représentent les raies noires dans le spectre du Soleil ? Peuvent-elles avoir pour origine des éléments
chimiques présents à l’intérieur du Soleil, ou plutôt dans son enveloppe (appelée la chromosphère) ?
Mesurer les distances L (en mm) des raies d’absorption à partir de λ = 390 nm sur le spectre du Soleil (doc.3 a)
et les regrouper dans le tableau suivant.
N° raie
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
L
(en mm)
λ
(en nm)
Élément
Sur la courbe d’étalonnage, utiliser le Réticule dans Outils graphique (voir ci-contre).
Mesurer la valeur de chaque longueur d’onde λ afin de compléter la troisième ligne du
tableau précédent.
3.3. A partir du doc.2, compléter la dernière ligne en associant à chaque raie l’élément
chimique correspondant. Conclure.
3.4. Certaines raies noires de ce spectre n’apparaissent pas si le spectre est observé à partir
d’un satellite artificiel évoluant en dehors de l’atmosphère terrestre. Pourquoi ?
3.5. En 1865, dans son Cours de philosophie positive, Auguste Comte écrit : « En ce qui
touche les étoiles, nous ne saurons jamais étudier par aucun moyen leur composition
chimique ou leur structure minéralogique, et, à plus forte raison, la nature des corps
organisés qui vivent à leur surface. »
Que pensez-vous de cette affirmation ?
3.6. Analyser cet extrait de la bande dessinée « L’étoile mystérieuse ».
II. Bonus ou à faire chez soi
Lancer le logiciel Analyse spectrale
Rechercher les éléments chimiques présents dans chaque étoile d’une constellation
14/11/2013
UN02_spectre_soleil2.doc
2/2