AE15-1 – Univers LA TEMPÉRATURE DES ÉTOILES Objectifs : Utiliser un système dispersif pour visualiser des spectres d’émission et d’absorption et comparer ces spectres à celui de la lumière blanche Enoncer qu’un corps chaud émet un rayonnement continu, dont les propriétés dépendent de la température Interpréter le spectre de la lumière émise par une étoile : température de surface et entités chimiques présentes dans l’atmosphère de l’étoile Capacités travaillées : 4 – Extraire des informations ; 8 – Proposer une hypothèse ; 9 – Justifier ou élaborer un protocole 22 – Discuter un résultat, une hypothèse, une loi, un modèle ; 27 – Rendre compte à l’écrit Doc 1 : La constellation d’Orion Bételgeuse est une géante rouge dont la masse est environ 20 fois celle du Soleil. Elle se situe à environ 500 années-lumière de notre système. Cette étoile est en fin de vie et son diamètre grandit. Il est de l'ordre de plusieurs centaines de fois celui du Soleil. Rigel se situe à une distance d'environ 700 années-lumière. C'est une # ! " ## $#%&' ( )* +,-bleue, # #######le ####Soleil. ############Avec ##########un ###### ###############de #####près #####. /de 0)* )0 1#+231,)4 +( 0km, 56+#( 84 78 supergéante 55 000 fois plus lumineuse que diamètre 116 000 000 # 9 : ## $#%5#6' 4 ); ,+#<+- #10=)6+- #+0#<+- #50=4 +- # fois celui du Soleil, Rigel s'étendrait jusqu'à l'orbite de Mercure dans le système solaire. La masse de Rigel est d'environ 20 masses Solaires. Sirius est une étoile blanche, éloignée de 8,6 années-lumière et de 2 masses solaires. 6667 + @" ) . # ' ( &* + % % % % % % ?- &533,=3,)+,@ 6667A7 + @" ) 7A++ 5+B' +* $' ) &0' +/ ' +21+2. # ,C0' +921( ) : ' + Doc 2 :H) Le% spectre de$4"# la lumière blanche &. . $//$% 3. $% 8$% /&% /' * -=#$:% /,$) 3$* 1/$% 8$3% #&8-&"-( ) 3% I/' * -=#$3% 4( /( #2$3J% 8( ) "% $//$% $3"% 4( ) 3"-"' 2$; On appelle spectre de la lumière, l’ensemble des radiations (lumières colorées) dont elle est constituée. B&% /' * -=#$% $3"% 4( ) 3"-"' 2$% /,$) 3$* 1/$% 8$3% #&8-&"-( ) 3% 6-3-1/$3% . &#% K -/% I"( ' "$3% /$3% La lumière blanche1/&) est 47$% constituée de toutes 8$% les radiations visibles par l’œil (il y a une infinité). Ces radiations 4( ' /$' #3J; sont colorées et chacune d’entre elles se caractérise par une grandeur appelée longueur d’onde dans le vide et #&8-&"-( ) % $3"% 4&#&4"2#-32$% . &#% 3&% /( ) F' $' #% 8,( ) 8$% M% 8&) 3% /$% 6-8$; notée λ.L ) $% F3+/ 0,+#<+#65#6' 4 ); ,+#I 65( / C+ Doc 3 : Le rhéostat 6667D7 + @" ) 7E++ 5+<0" F,2+* $' ) &012+/ 3. ( +) " 0$* + Un rhéostat un appareil de/&% régler l’intensité du"&) courant électrique passant circuit. B$% . #(est >-/% 3. $4"# &/% 8N ' permettant )% 4( #. 3% $3"% 4( ' #1$% #$. #23$) "% /N -) "$) 3-"2% 8$% /&% /' * -=#dans $% 2* un -3$% . &#% 4$ % 4( #. 3% $) % >( ) 4"-( ) % 8$% /&% /( ) F' $' #% 8N ( ) 8$% . ( ' #% ' ) $% "$* . 2#&"' #$% 8( ) ) 2$; Un rhéostat se monte en série dans un circuit électrique, par l’intermédiaire des bornes A et C. Le curseur mobile permet de faire varier l’intensité du courant dans le circuit. Doc 4 : Le filament de la lampe à incandescence Une lampe à incandescence est constituée d’un filament. Lorsque ce filament chauffe, il émet de la lumière. Plus l’intensité du courant qui le traverse est importante, plus le filament chauffe. Si on observe le filament au fur et à mesure que sa température augmente, on constate que sa couleur varie. Doc 5 : Spectres de la lumière émise par Bételgeuse et Sirius Bételgeuse : Sirius : Doc 6 : Matériel disponible Un rhéostat Une alimentation 6 -12V Un écran Un réseau (se comporte comme un prisme lorsqu’on le met un rayon lumineux) Une lanterne avec une fente Des fils Problème : Quelle est, de Bételgeuse ou de Sirius, l’étoile la plus chaude ? Travail à réaliser (un compte rendu par binôme-trinôme à rendre à la fin de la séance): A l’aide des documents précédents, proposer un protocole expérimental (qui devra être validé par votre professeur) permettant de répondre au problème posé. En conclusion de votre travail, vous devrez émettre une hypothèse générale sur la température des étoiles.