COULEUR DES CORPS CHAUFFÉS
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AE4 - Observer COULEUR DES CORPS CHAUFFÉS Objectifs : Connaître les limites en longueur d’onde dans le vide du domaine visible et situer les rayonnements infrarouges et ultraviolets Exploiter la loi de Wien Capacités travaillées 4 – Extraire des informations sur des supports variés 8 – Proposer une hypothèse 10 – Exploiter des observations, des résultats, des mesures 16 – Tracer un graphique En classe de 2nde, il a été vu qu’un corps chaud émet un rayonnement dont le spectre est continu et dépend de la température. De plus, le spectre de ce rayonnement s'enrichit en petites longueurs d'ondes du domaine visible (bleu et violet) lorsque sa température augmente. 1. La tête dans les étoiles Bételgeuse et Bellatrix sont deux étoiles appartenant à la constellation d’Orion, qui est très facilement visible dans le ciel des nuits d’hiver. Bételgeuse est une étoile rouge et Bellatrix une étoile bleue. Proposer une hypothèse permettant d’expliquer la couleur de ces étoiles 2. Intensité lumineuse et longueur d’onde Ci-après, voici le graphe représentant l’intensité lumineuse émise (unité arbitraire) en fonction de la longueur d’onde (nm) pour des corps de températures différentes. Remarque : La température d’un corps peut s’exprimer en Kelvin (K). Elle est reliée à la température θ en degré Celsius (°C) par la relation : T = θ + 273,15. a. Tracer sur le graphe le domaine correspondant aux radiations (en nm) visibles. b. Indiquer si un corps chaud émet toutes les radiations avec la même intensité. Justifier. 3. La loi de Wien La loi de Wien relie la température T d’un corps chaud et la longueur d’onde du maximum d’intensité lumineuse max. La température T s’exprime en kelvin (K) et la longueur d’onde max en nanomètre (nm). Dans le tableau ci-dessous, il est donné, pour plusieurs températures en Kelvin, la valeur de la longueur d’onde correspondant au maximum d’émission lumineuse d’un corps chauffé. Le modèle : T (K) 2000 λmax (nm) 1450 T (K) λmax (nm) 11500 251 2500 3500 1156 826 12500 231 4500 13500 214 642 5500 6500 526 14500 200 7500 445 15500 186 385 16500 175 8500 345 17500 165 9500 10500 305 18500 156 275 19500 148 a. En vous aidant de la réponse à la question d de la partie 2, indiquer quel graphe tracer afin de vérifier la loi de Wien. b. A l’aide d’un logiciel graphique tracer ce graphique c. Modéliser ensuite le graphe obtenu par une droite (comme lors de l’AE1 sur les lentilles), obtenez l’équation de cette droite et en déduire l’expression de la loi de Wien. 4. De retour dans les étoiles… La température de surface de Bételgeuse est de 3500 K et celle de Bellatrix est de 28 000 K. Couleur λ (nm) Rouge 800 à 650 Orangé 650 à 590 Jaune 590 à 550 c. Pour un corps à 3500 K, indiquer la longueur d’onde λmax correspondant au maximum d’intensité lumineuse. Faire de même pour un corps à 5000 K. a. Calculer la longueur d’onde du maximum d’intensité lumineuse pour Bételgeuse et Bellatrix. d. Conclure en indiquant l’évolution de la longueur d’onde (λmax) ayant le maximum d’intensité lumineuse en fonction de la température (T). c. Indiquer si votre hypothèse de la partie 1 est validée ou non. Vert 550 à 490 Bleu 490 à 465 Indigo 465 à 440 b. Conclure sur la couleur de ces étoiles. Spectre du Domaine Visible La constellation d’Orion Violet 440 à 400
