word - Physique

Thème 1 : Observer Chapitre 4
TP – Profil spectral et température - loi de Wien
I - Spectre d'émission d'une lampe à incandescence - rappels de seconde
1. Cocher la ou les bonnes réponses :
Décomposer la lumière signifie
□ Diminuer l'intensité d'un signal lumineux
□ Placer une série de filtres sur le trajets des rayons lumineux
□ Séparer les différentes radiations colorées qui composent la lumière
Quel dispositif permet de décomposer la lumière ?
□ Un prisme
□ Un élément dispersif
□ Une lampe
□ Un réseau
Le résultat de la décomposition de la lumière s'appelle
□ Un prisme
□ Un spectre
□ Une irradiation
□ Une réfraction
2. Compléter les phrases suivantes :
Un spectre est l'ensemble des obtenues par de la lumière par un élément
Dans un spectre, chaque nuance de couleur observée correspond à une radiation est caractérisée par
notée .
Le spectre visible correspond aux radiations dont la est comprise entre
environ
3. On réalise le spectre de la lumière émise par une lampe à incandescence (lampe blanche)
Rappel - Protocole pour réaliser le spectre d'émission d'une source lumineuse
 placer une fente devant la source lumineuse
 faire l'image de la fente sur un écran
 intercaler un élément dispersif sur le trajet de la lumière
Schéma du montage
Observations : Reproduire le spectre obtenu ci-dessous.
Rappels : Lorsque le spectre d’émission d’une source lumineuse présente :
- une seule radiation, la lumière est dite monochromatique.
- plusieurs radiations, la lumière est dite polychromatique.
Bilan : Le spectre d'émission d'une lampe à incandescence est un spectre .
La lumière émise par une lampe à incandescence est .

II - Le profil spectral d'un corps dépend de sa température
Les astrophysiciens utilisent le profil spectral des étoiles, pour déterminer la température de leur surface. Le profil spectral
d'une source lumineuse est la courbe représentant la puissance lumineuse émise par unité de surface en fonction de la
longueur d'onde.
Objectif du TP : Comprendre comment à partir du profil spectral d’un corps chaud il est possible de déterminer quantitativement la
température de surface d'une étoile.
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4. Expliquer ce que représente la courbe présentée sur l'animation.
5. Expliquer pourquoi à votre avis les concepteurs de l'animation ont-ils mis une bande aux couleurs de l'arc-en-ciel sur la figure.
6. Indiquer quel est le paramètre physique que l'on peut faire varier.
7. Caractériser la manière dont évolue la courbe lorsque ce paramètre change (deux éléments sont attendus).
III - Loi du déplacement de Wien
En 1893, le physicien allemand Wilhelm Wien montre expérimentalement que la puissance lumineuse émise par un corps à une
température donnée est maximale pour une longueur d’onde λmax dépendant uniquement de T, température du corps chauffé.
Cette loi reliant T et λmax porte depuis son nom : la loi du déplacement de Wien (aussi appelée couramment loi de Wien). Elle
affirme que :
T × λmax = constante = 2,898 × 10-3 m.K
où T est en Kelvin (K) (Unité du système international pour les températures)
et λmax en m (Unité du système international pour les longueurs)
A = 2,898 × 10-3 m.K est appelée la constante de Wien.
8. Proposer un protocole pour vérifier graphiquement la loi du déplacement de Wien à partir de la simulation sur physique-chimix.
9. Appeler l'enseignant puis après validation du protocole, remplir le tableau suivant
λmax (en )
T (en K)
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
10. Tracer la courbe sous excel ou regressi.
11. Modéliser la courbe et retrouver la valeur de A la constante de Wien
Valeur expérimentalement trouvée pour A :

IV - Applications de la loi de Wien
12. À l’aide de la loi de Wien, compléter le tableau suivant et en utilisant le spectre de la lumière blanche en déduire la couleur des
étoiles suivantes.
Conversion des °C en K : T(K) = T (°C) + 273,15
Étoile
Soleil
Bételgeuse
Altaïr
λmax en nm
485
360
Couleur associée à λmax dans le
vide
Température de surface
(en K)
3600
Couleur perçue
blanche (reflet bleuté)
Calculs :
13. Pour le Soleil, expliquer pourquoi la couleur perçue dans l’espace ne correspond pas à la couleur de la radiation associée à λmax.
Exercices 19 - 20 - 23 - 17 p 54 et 55