2-14 La lumière des étoiles

Chapitre 14 : la lumière des étoiles
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Savoir que la longueur d’onde caractérise dans l’air
et dans le vide une radiation monochromatique.
La lumière est une onde de la même nature que les ondes
radio, micro-ondes, infrarouge, ultraviolet et rayons X.
La couleur de la lumière dépend de sa longueur d’onde
λ .
 Spectre de la lumière blanche
La longueur d’onde dans le vide de la lumière visible
varie entre 390 nm (violet) à 780 nm (rouge), en passant
par toutes les couleurs de l’arc-en-ciel.
Une lumière monochromatique (= d’une seule couleur)
est composée d’une radiation d’une seule longueur
d’onde (ex : laser).
Une lumière blanche est un mélange de radiations de
plusieurs longueur d’onde. Elle est polychromatique.
(ex : lumière du soleil, lumière d’une ampoule à
incandescence).
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Utiliser un système dispersif pour visualiser des
spectres d’émission et d’absorption et comparer ces
spectres à celui de la lumière blanche.
Le spectre d’une lumière est la décomposition des
différentes couleurs contenu dans cette lumière. On peut
obtenir un spectre avec un dispositif dispersif (qui
décompose la lumière) tel qu’un prisme ou un réseau.
Obtention d’un spectre avec un prisme
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Savoir qu’un corps chaud émet un rayonnement
continu, dont les propriétés dépendent de la température.
Un corps chaud (étoile, filament de lampe, etc) émet un
rayonnement dont le spectre est continu : le fond est
coloré sans raie ni interruption entre les couleurs.
Ce spectre s’enrichit en radiations de courtes longueur
d’onde (violet, bleu) quand la température du corps
augmente.
Spectre de la lumière émise par un corps chaud en
fonction de sa température
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Un gaz recevant de l’énergie émet un rayonnement dont
le spectre est discontinu : le fond est noir, entrecoupé de
fines raies colorées. C’est un spectre de raies d’émission.
Spectre de raies d’émission
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Si un faisceau de lumière blanche traverse un gaz, le
spectre de la lumière transmise (c-à-d. recueillie après la
traversée) présente des raies noires sur fond continu
coloré : c’est un spectre de raies d’absorption.
Chaque raie noire correspond à une radiation absorbée.
Comparaison de spectres d’émission et de spectres
d’absorption
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Repérer, par sa longueur d’onde dans un spectre
d’émission ou d’absorption une radiation caractéristique
d’une entité chimique.
Un spectre de raies permet de caractériser des entités
chimiques (atomes ou ions) présentes dans un gaz.
Un spectre de bande permet de caractériser des entités
chimiques (atomes, ions ou molécules) présentes dans
une solution.
Une entité chimique ne peut absorber que les radiations
qu’elle est capable d’émettre.
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Interpréter le spectre de la lumière émise par une
étoile : température de surface et entités chimiques
présentes dans l’atmosphère de l’étoile.
Connaître la composition chimique du Soleil.
•
••
• Photosphère : correspond à la surface de l’étoile. C’est
de là qu’est émise la lumière.
•
••
• Chromosphère : Il s’agit de l’atmosphère de l’étoile.
C’est un gaz composé de nombreux éléments chimiques
(fer, nickel, calcium, hydrogène, etc) capables d’absorber
certaines radiations.
Le spectre de raies d’absorption de la lumière émise par
une étoile nous apporte 2 renseignements :
- Le fond du spectre nous indique la température de la
photosphère.
- Les raies noires nous indiquent quels sont les éléments
présents dans la chromosphère.
Analyse de spectres d’étoiles
Moins chaud
Plus chaud
Encore plus
chaud
Photosphère
Chromosphère
Soleil
79% hydrogène
20 % hélium
λ
700
600
400
500
gaz
énergie
lumière émise
prisme
gaz
lumière
transmise
prisme
lumière
blanche
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