Principe du radar laser
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Correction Classe : 2nd … Exercice 1 : Adébaran, une étoile dans le ciel. (/35) I ) Comment obtenir le spectre ? (/3,5) minutes élèves Moitié temps pour prof ! Le montage est constitué : d’une fente, d’une lentille convergente, d’un dispositif dispersif A et d’un appareil photo numérique (ou à pellicule). 1) Par rapport à ce montage: a) Indiquer en rouge la direction manifestement les élèves ne connaissent pas, très peu me l’ont tracée et par une flèche le sens de propagation de la lumière provenant d’Aldébaran. (/1) 0,5*2 b) Annoter le schéma pour montrer où se trouvent l’appareil photo, la lentille et la fente. (/1,5) 0,5*3 2) Quel est l’objet ici utilisé et placé en A pour obtenir le spectre d’Aldébaran si noté 300 traits /mm ? si seulement : système dispersif (0,75) prisme (0,5) pas de phrase (0,5) réseau (/1) II ) Etude de la couleur de l’étoile (/31,5) On donne le profil spectral de l’étoile Aldébaran Voir Feuille annexe 1) A quelle longueur d’onde (max) cette étoile émet-elle le plus d’intensité lumineuse ? Faire apparaître avec des traits de rappel cette valeur sur le profil spectral (sur la feuille annexe). (/4) Tracé de I (max) (1) et (max) (1) valeur : (max) = 700 + 0,8*50 /1,0 = 740 nm (1) 1,0 cm représente 50 nm. (1) Par le calcul en utilisant la loi de Wien (max) = 0,002896 / T = 0,002896 / 3400 = 851 nm ! Si (max) = 740 nm alors T = 0,002896 *109/ 740 = 3910 K ! On réalisera un calcul pour déterminer cette valeur après avoir donnée l’échelle : 1,0 cm représente 50 nm. (1) 2) a) Dans le bandeau, colorier la partie du spectre d’émission continu provenant d’Aldebaran. (/5) b) Qu’est ce qu’un spectre continu ? A quoi est dû le spectre continu provenant d’Aldébaran ? (/4) On passe de manière continue (dégradé de couleurs) (1) du bleu (0,25) au rouge (0,25) en passant par toutes les couleurs de l’arc en ciel (0,5). La photosphère (0,5) est à haute température, source lumineuse thermique. (1,5) 3) Dans ce spectre d’émission continu, on voit des raies noires ? Pourquoi ? (/4) Absorpti° (1) sous forme de raies noires (caractéristiques) dues aux différents atomes ou ions (1) , à l’état gaz (1) , basse pression, contenue dans « l’atmosphère » (1) de l’étoile. 4) a) Plus les raies noires sont sombres, plus les atomes ou ions à l’état gaz, présent dans « l’atmosphère » de l’étoile absorbent : soit de part leur structure soit de par leur nombres (quantité) (une des 2 réponses : 2) (/3) b) Dessiner sur le bandeau les différentes raies noires ( de A à F) qui apparaîtront sur le spectre. 0,25*6 (/1,5) traits de rappel en pointillé sans tracé des raies noires 0,75 5) On cherche à savoir à quel type d’étoile appartient Aldébaran. Aux alentours d’une température de surface voisine de 3500 K, ce qui est le cas d’Aldébaran, il en existe 2 types notés K et M : voir tableau ci dessous. On donne sur la feuille annexe le spectre d’émission de différents éléments : le gallium et le calcium. a) Colorer la (es) raie(s) d’émission du calcium (gallium). (Pour gallium , déterminer la valeur de la longueur d’onde émise) (/3) Raies Calcium 0,25*6 Raie Gallium 1,5 + valeur : (max) (raie B) = 650 + 0,3*50 /1,0 = 665 nm (1,5) b) Le calcium (gallium) est-il présent dans Aldébaran ? Argumenter. (/3) Le calcium est présent dans l’atmosphère d’Adébaran (0,5) on retrouve des raies d’absorption du calcium (1) aux mêmes longueur d’onde (0,75) que les raies d’émission de cet atome (0,75). c) A quels atomes ou groupements d’atomes sont dûes les raies les plus intenses présentes (A, B, C, etc..) dans le spectre d’Aldébaran ? Argumenter. (/2) les raies les plus intenses présentes (A, B, C, etc..) dans le spectre d’Aldébaran sont dues à la présence d’oxyde de titane TiO (1) et TiO2 (1). On retrouve des raies d’absorption de ces oxydes aux mêmes longueurs d’onde que les raies d’émission de ces oxydes . d) Peut on déterminer à quel type d’étoile correspond Aldébaran ? Argumenter. (/2) OUI : Si on réalise calcul de température T très précise : Véga est donc une étoile de type M OU Si on considère que Ga et Ca ne sont pas des métaux : Véga est donc une étoile de type M Nom : Prénom : Classe : 2nd … L’exercice 1 est à rédiger sur la copie. Exercice 1 : Adébaran, une étoile dans le ciel. (/35) A I ) Comment obtenir le spectre ? (/3,5) Le montage est constitué : d’une fente, d’une lentille convergente, d’un dispositif dispersif A et d’un appareil photo numérique (ou à pellicule). Axe de symЋtrie du montage Condenseur ou collimateur 1) Par rapport à ce montage: a) Indiquer en rouge la direction et par une flèche le sens de propagation de la lumière provenant d’Aldébaran. b) Annoter le schéma pour montrer où se trouvent l’appareil photo, la lentille et la fente. (/1) (/1,5) 2) Quel est l’objet ici utilisé et placé en A pour obtenir le spectre d’Aldébaran sur le capteur (ou la pellicule) de l’appareil photo sachant qu’il est noté sur l’objet placé en A : 300 traits /mm ? (/1) II ) Etude de la couleur de l’étoile (/31,5) On donne le profil spectral de l’étoile Aldébaran obtenu après calibration au niveau des longueurs d’onde : Voir Feuille annexe On rappelle la loi de Wien : (max) * T = 0,002896 où (max) est exprimée en m et T en Kelvin. 1) La température effective de surface de l’étoile est comprise entre 3000 et 4000 K. A quelle longueur d’onde (max) cette étoile émet-elle le plus d’intensité lumineuse ? Faire apparaître avec des traits de rappel (en pointillés) cette valeur sur le profil spectral (sur la feuille annexe). On réalisera un calcul pour déterminer cette valeur après avoir donnée l’échelle : 1,0 cm représente …. nm. (/4) 2) a) Dans le bandeau à colorier (voir feuille annexe), placer les couleurs aux bons endroits sur la partie du spectre d’émission continu provenant d’Aldebaran. (/5) b) Qu’est ce qu’un spectre continu ? A quoi est dû le spectre continu provenant d’Aldébaran ? (/4) 3) Dans ce spectre d’émission continu, on voit des raies noires ? Pourquoi ? (/4) Certaines de ces raies, peu prononcées, sont déjà représentées sur le bandeau à colorier (symbolisant le spectre), en dessous du profil spectral. D’autres raies (non encore représentées sur le bandeau) sont très sombres : celles correspondant aux raies A, B, C, D, etc… . qui apparaissent juste à côté des lettres sur le profil spectral). 4) a) Qu’indique le fait que ces raies soient plus ou moins sombres ? b) Dessiner sur le bandeau les différentes raies noires ( de A à F) qui apparaîtront sur le spectre. (/3) (/1,5) 5) On cherche à savoir à quel type d’étoile appartient Aldébaran. Aux alentours d’une température de surface voisine de 3500 K, ce qui est le cas d’Aldébaran, il en existe 2 types spectraux notés K et M : voir tableau ci dessous. On donne sur la feuille annexe le spectre d’émission de différents éléments : le gallium et le calcium. a) Colorer la (les) raie(s) d’émission du calcium. b) Le calcium est-il présent dans Aldébaran ? Argumenter. c) A quels atomes ou groupements d’atomes sont dûes les raies les plus intenses présentes (A, B, C, etc..) dans le spectre d’Aldébaran ? Argumenter. d) Peut-on déterminer à quel type spectral d’étoile correspond Aldébaran ? Argumenter. (/3) (/3) (/2) (/2) Nom : Prénom : Classe : 2nd … L’exercice 1 est à rédiger sur la copie. Exercice 1 : Adébaran, une étoile dans le ciel. (/35) A I ) Comment obtenir le spectre ? (/3,5) Le montage est constitué : d’une fente, d’une lentille convergente, d’un dispositif dispersif A et d’un appareil photo numérique (ou à pellicule). Axe de symЋtrie du montage Condenseur ou collimateur 1) Par rapport à ce montage: a) Indiquer en rouge la direction et par une flèche le sens de propagation de la lumière provenant d’Aldébaran. b) Annoter le schéma pour montrer où se trouvent l’appareil photo, la lentille et la fente. (/1) (/1,5) 2) Quel est l’objet ici utilisé et placé en A pour obtenir le spectre d’Aldébaran sur le capteur (ou la pellicule) de l’appareil photo sachant qu’il est noté sur l’objet placé en A : 300 traits /mm ? (/1) II ) Etude de la couleur de l’étoile (/31,5) On donne le profil spectral de l’étoile Aldébaran obtenu après calibration au niveau des longueurs d’onde : Voir Feuille annexe On rappelle la loi de Wien : (max) * T = 0,002896 où (max) est exprimée en m et T en Kelvin. 1) La température effective de surface de l’étoile est comprise entre 3000 et 4000 K. A quelle longueur d’onde (max) cette étoile émet-elle le plus d’intensité lumineuse ? Faire apparaître avec des traits de rappel (en pointillés) cette valeur sur le profil spectral (sur la feuille annexe). On réalisera un calcul pour déterminer cette valeur après avoir donnée l’échelle : 1,0 cm représente …. nm. (/4) 2) a) Dans le bandeau à colorier (voir feuille annexe), placer les couleurs aux bons endroits sur la partie du spectre d’émission continu provenant d’Aldebaran. (/5) b) Qu’est ce qu’un spectre continu ? A quoi est dû le spectre continu provenant d’Aldébaran ? (/4) 3) Dans ce spectre d’émission continu, on voit des raies noires ? Pourquoi ? (/4) Certaines de ces raies, peu prononcées, sont déjà représentées sur le bandeau à colorier (symbolisant le spectre), en dessous du profil spectral. D’autres raies (non encore représentées sur le bandeau) sont très sombres : celles correspondant aux raies A, B, C, D, etc… . qui apparaissent juste à côté des lettres sur le profil spectral). 4) a) Qu’indique le fait que ces raies soient plus ou moins sombres ? b) Dessiner sur le bandeau les différentes raies noires ( de A à F) qui apparaîtront sur le spectre. (/3) (/1,5) 5) On cherche à savoir à quel type d’étoile appartient Aldébaran. Aux alentours d’une température de surface voisine de 3500 K, ce qui est le cas d’Aldébaran, il en existe 2 types spectraux notés K et M : voir tableau ci dessous. On donne sur la feuille annexe le spectre d’émission de différents éléments : le gallium et le calcium. a) Colorer la raie d’émission du gallium et déterminer la valeur de la longueur d’onde émise correspondante. b) Le gallium est-il présent dans Aldébaran ? Argumenter. c) A quels atomes ou groupements d’atomes sont dûes les raies les plus intenses présentes (A, B, C, etc..) dans le spectre d’Aldébaran ? Argumenter. d) Peut-on déterminer à quel type spectral d’étoile correspond Aldébaran ? Argumenter. (/3) (/3) (/2) (/2) Nom : Prénom : Feuille annexe Bandeau à colorier Raies d’absorption peu prononcées sont présentes 400 nm à gauche 800 nm à droite Raies d’absorption TiO 400 nm à gauche 800 nm à droite Raies d’absorption TiO2 400 nm à gauche 800 nm à droite Raie du Ga 400 nm à gauche 800 nm à droite Raies du Ca 400 nm à gauche 800 nm à droite Classe :
