word - Physique
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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. Se rendre sur physique-chimix.fr > Première S > Thème 1 - Chapitre 5 : Source de lumière colorées. 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 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 : 6000 7000 8000 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 λmax en nm 485 Bételgeuse Altaïr 360 Couleur associée à λmax dans le vide Température de surface 3600 (en K) 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
