Activité expérimentale N°1 (P12) 1- Se repérer sur le spectre visible

Activité expérimentale N°1 (P12)
1- Se repérer sur le spectre visible des ondes électromagnétiques :
On associe à une couleur (radiation) du spectre une grandeur, appelée longueur d’onde, notée  et exprimée en m.
a) Donne approximativement le domaine de longueur d’onde associé au vert : ……………………………………………………………………
b) Classe par ordre croissant de longueur d’onde les couleurs du spectre de la lumière blanche : …………………………………
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c) Donne les couleurs des radiations pour 470 nm : ………………………………………… et 0,580 μm : ………………………………………………
2- Spectre d’émission d’origine thermique :
a) Fais varier l’intensité du courant qui
traverse le filament de la lampe du minimum
au maximum en observant simultanément la
couleur de la lumière émise par le filament et
l’allure du spectre à l’aide d’un spectroscope.
Tension, intensité du courant
et température du filament
minimum maximum
Couleur du filament
et de la lumière émise
Allure du spectre à travers
le spectroscope (intensité
lumineuse et couleurs)
b) Pourquoi les corps des photos projetées émettent-ils de la lumière ? ………………………………………………………………………………
c) D’après l’expérience du a), classe par ordre croissant de température ces trois situations en justifiant.
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Cours : (entoure la bonne réponse)
- Un corps chaud /froid émet de la lumière.
- Le spectre d'émission du corps chauffé est continu / discontinu et d'autant plus riche / pauvre en couleur vers le
violet (petite longueur d’onde) / rouge (grande longueur d’onde) que la température du corps est élevée /faible.
- La couleur de la lumière émise par le corps chauffé nous renseigne sur la température / l’état physique du corps.
- Lorsque la lumière émise est blanche / jaune, le spectre présente toutes les couleurs du violet au rouge.
3- Spectre d’émission et spectre d’absorption d’un atome ou d’un ion :
Une lampe spectrale est constituée d’une ampoule remplie d’un gaz basse pression à haute température émettant de
la lumière lorsqu’il est traversé par un courant électrique. Un dispositif permet d’observer son spectre.
a) Pourquoi décrit-on ces spectres comme des spectres de raies d’émission ? …………………………………………………………………
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b) Le spectre de la lampe au sodium Na et celui du mercure Hg présentent-ils des raies de même couleur ? ………………
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d) Comment distingues-tu un spectre de raies d’émission et un spectre de raies d’absorption ? …………………………………
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e) Compare les spectres d’émission et d’absorption pour un atome, pourquoi dit-on qu’ils sont complémentaires ?
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f) Pourquoi est-il possible d’identifier un atome par son spectre ? …………………………………………………………………………………………
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4- Application à l’astrophysique : température de surface et composition de l’atmosphère d’une étoile
a) A partir de la photo de la constellation d’Orion, indique l’étoile la plus chaude entre Bételgeuse et Rigel. Justifie.
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b) Indique la partie de l’étoile responsable des raies d’absorption : ………………………………………………………………………………………
c) Avec l’animation « analyse spectrale.exe », détermine les entités chimiques présentes dans l’atmosphère des
étoiles suivantes : (si tu as le temps, refaire pour le Soleil avec l’animation « spectres_ soleil.swf »)
Spectre d’absorption de l’étoile …
Deneb
(Cygne)
Vega
(Lyre)
Pollux
(Gemini)
Betelgeuse
Spectre d’émission de l’hydrogène H
Spectre d’émission du titane Ti
Spectre d’émission du sodium Na
Spectre d’émission de l’argon Ar
Spectre d’émission du calcium Ca
Spectre d’émission du mercure Hg
Spectre d’émission du lithium Li
Spectre d’émission du fer Fe
Une étoile peut être assimilée à une boule de gaz très chaude et sous haute pression.
La lumière émise par la surface de l’étoile, la photosphère, donne le fond continu
d’origine thermique du spectre de l’étoile.
L’atmosphère de l’étoile, la chromosphère, peut être assimilée à une couche gazeuse
relativement froide et à basse pression composée d’entités chimiques (atomes ou ions).
Le seul moyen d’accéder aux paramètres d’une étoile est d’étudier leur lumière.
Avec l’animation « spectres_abs_em.swf », clique sur
On pour les 2 générateurs et sélectionne l’atome de
mercure Hg.
c) Sur le schéma, indique le spectre d’absorption et le
spectre d’émission du mercure Hg.