Un3 exc2 - Les sciences à La Salle

(Les étoiles, matrices des éléments chimiques)
Savoir son cours
Un. 5
La lumière des étoiles – exercices
a) Comment qualifier la lumière dont le
spectre est représenté ci-dessus ? blanche.
b) Que signifie nm ? nanomètre : 10-9 m.
c) A quelle grandeur physique cette unité est-
elle associée ? à la longueur d’onde dans le vide
des radiations qui composent cette lumière.
 Spectre…
La longueur d’onde de la raie verte du spectre A
est v = 521 nm.
a) Parmi les spectres ci-dessous, quel est celui de
la lumière blanche ? le spectre C.
b) Quelles sont les longueurs d’ondes des
radiations visibles par l’œil humain ? De 400
nm (violet) à 800 nm (rouge).
c) La longueur d’onde de la raie jaune est-elle de
280 nm, 450 nm, 584 nm ou 948 nm ? Voir cours
UN5.
280 nm : ultra violet (invisible)
450 nm < 521 nm : c’est donc bleu !
584 nm > 521 nm : c’est du jaune-orange !
948 nm : infrarouge (invisible).
 Associer couleur et longueurs
d’onde :
 QCM :
Le spectre de la lumière émise par un
filament de tungstène chauffé à 2700°C …
est un spectre de
raies d’émission
est un spectre
d’émission continu
ne contient qu’une
raie d’émission située
dans le rouge
Le spectre d’émission d’une étoile renseigne
sur …
la taille de cette étoile
le nombre de planètes
qui gravitent autour
la composition
chimique de son
atmosphère
Traversé par un courant de forte intensité, le
filament d’une ampoule brille fortement.
Lorsqu’on diminue l’intensité du courant, il
brille un peu moins. Le spectre qu’il émet
alors…
s’enrichit en radiations
ultra-violettes
s’appauvrit en
radiations ultra-
violettes
ne contient plus de
radiations rouges
a) Comment évolue le spectre quand la
température du filament diminue ? Le
spectre perd des violets et bleus et s’enrichit en
rouges.
b) Classer les spectres ci-dessus par ordre
décroissant de température.
T°3 < T°1 < T°2
 Quand la température varie…

Qualifiez les spectres ci-dessous en utilisant les
termes : continu, absorption, émission et raies.
Spectre de raies d’émission.
Spectre de raies d’absorption.
Spectre continu d’émission.
 Spectre…
a) Qualifiez les spectres ci-dessous en utilisant
les termes : continu, absorption, émission et
raies.
Spectre a : spectre de raies d’émission.
Spectre b : spectre de raies d’absorption.
b) Quel est le rôle du réseau représenté sur les
schémas de montage ci-dessus ? Par quoi
pourrait-on le remplacer ? Le réseau sert à
décomposer la lumière blanche en sa multitude de
lumières monochromatiques. On peut réaliser la
même chose avec un prisme.
c) Associez à chaque spectre le montage
correspondant.
et
 Du montage au spectre…
Associez à chaque spectre l’expérience qui lui
correspond.
 Association de schémas :
Voici le spectre d’absorption du Lithium :
a) A quoi correspondent les raies noires de ce
spectre ? A des radiations absorbées par le
lithium.
b) Représentez le spectre d’émission du lithium.
 Carte d’identité du lithium :

Utiliser ses connaissances
 Andromède :
 La couleur des étoiles :
 Un bouquet d’étoiles :
Ces trois spectres sont représentés à la même échelle :
a) Identifiez le spectre de l’hélium parmi ceux proposés.
501 nm : c’est du vert.
587 nm : c’est de l’orange.
668 nm : c’est du rouge.
b) L’hélium émet aussi une radiation de longueur d’onde proche de 300 nm. Pourquoi cette radiation n’est-
elle pas observée ? Car à 300 nm on est dans l’ultra-violet qui est invisible pour l’œil humain.
Certaines étoiles paraissent colorées dans le ciel
nocturne. Le document ci-dessous représente les
spectres de trois étoiles notées A, B, et C. L’étoile
A est blanche, l’étoile B est bleue et l’étoile C est
rouge.
a) Classer les étoiles par ordre de température
croissant : TC < TA < TB
b) Comment évoluent les spectres de l’étoile la
plus froide à la plus chaude. Plus l’étoile est
chaude, plus la longueur d’onde correspondant à
l’intensité lumineuse maximale diminue (vers le
bleu).
c) Associer les spectres à chacune des étoiles :
C 3 et A 2 et B 1
a) Quelle partie de l’étoile est responsable de sa
couleur apparente ? Sa surface qui est chaude.
b) Quelle est la nature du spectre émis par cette
partie de l’étoile ? C’est un spectre continu.
c) Classer ces étoiles selon la valeur croissante de
leurs températures. Plus elles sont chaudes, plus
elles sont bleues. Moins elles sont chaudes, plus
elles sont rouges.
Beltégeuse < Arcturus < Capella < Soleil < Spica
< Rigel.
Seul le spectre C contient ces trois couleurs ensemble.
Le spectre de la lumière émise par l’hélium comporte de
nombreuses raies dont trois ont pour longueur d’onde
respective 501 nm, 587 nm et 668 nm.

 Tube fluorescent…
 L’étoile Véga…
Le spectre de Véga (blanc bleuté) et la
représentation de l’intensité lumineuse de chaque
radiation en fonction de la longueur d’onde sont
connus :
Un extrait de cette classification permet de
différencier deux types d’étoiles :
On a réalisé le spectre de la lumière émise per un
tube fluorescent et on a mesuré l’intensité
lumineuse de chaque radiation en fonction de sa
longueur d’onde.
a) La lumière étudiée peut-elle être émise par un
filament chauffé ? Non car ce n’est pas un
spectre continu.
b) Comment pourrait être émise cette lumière ?
Par un gaz, à basse pression, chauffé ou soumis à
des décharges électriques.
c) Les tubes fluorescents sont souvent appelés
« néons ». Ce nom est-il correct ? Non, car les
raies du néon n’apparaissent pas alors que d’autres
sont présentes. Ici, ce doit être du mercure !
 L’étoile Markab…
a) De quel type est le spectre de l’étoile ? Justifiez : c’est un spectre d’absorption de raies. Des radiations
manquent.
b) L’étoile possède-t-elle une atmosphère ? Justifiez. Oui, car sinon le spectre serait continu. Ce sont les
éléments contenus dans l’atmosphère de l’étoile qui absorbent certaines radiations.
c) Parmi les raies A, B, C, D et E du spectre, quelles sont les raies qui peuvent être dues à la présence de
calcium dans la chromosphère de l’étoile ? Raie A ( 410 nm) : non ; Raie B ( 520 nm) : non ; Raie C ( 586
nm) : oui ; Raie D ( 612 nm) : oui ; Raie E ( 646 nm) : oui.
a) La température de surface de Véga est-elle plus
élevée ou plus faible que celle du Soleil ? Oui
car Véga est blanc bleuté alors que le Soleil est
plutôt jaune.
b) Déterminer les valeurs des longueurs d’onde
de huit raies les plus importantes du spectre :
on lit, à peu près : 397 nm, 410 nm, 435 nm, 486
nm, 658 nm, 690 nm et 762 nm.
c) Véga est-elle une étoile de type B ou A ?
Cette étoile contient de l’hydrogène, mais pas
d’Hélium. C’est donc une étoile de type A.
Le spectre d’absorption de Markab est reproduit
ci-dessous :