parcours scientifique cycle terminal du bac pro

PARCOURS SCIENTIFIQUE
CYCLE TERMINAL DU BAC PRO
ATELIER SL5 :
LES SPECTRES LUMINEUX ET LEURS APPLICATIONS
À L’ASTROPHYSIQUE
Benoît PATEY (IEN) - Laurent DERNIS - François HAUSSOULLIEZ - Patrice HUMIERE -
Nicolas NOWAK - Gérard VERSTRAETE - Bruno DECRIEM - Martial ANDRE - Nicolas FIOLET

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Avertissements
Dans ce dossier, plusieurs symboles sont utilisés.
Permet une aide pour la (ou les) notion(s) abordée(s).
Avant de manipuler, écoutez avec attention les précautions à prendre et les règles de
sécurité rappelées par le professeur.

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Atelier SL5 : Les spectres lumineux et leurs
applications à l’astrophysique.
Avant de manipuler, écoutez avec attention les précautions à prendre et les règles de sécurité
rappelées par le professeur.
I. Spectre de la lumière blanche
1. Réaliser le dispositif suivant :
2. Régler la lanterne au maximum d'intensité lumineuse à l'aide du curseur du rhéostat.
Régler le dispositif pour obtenir un spectre net sur l'écran.
Observer et dessiner le spectre.
II. Influence des filtres colorés sur le spectre de la lumière blanche
1. Même montage que précédemment en plaçant les filtres de couleur magenta, bleu et cyan entre la lentille
et le prisme.
2. Que peut-on dire du rôle des filtres colorés sur le spectre de la lumière blanche
C = + 5 

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III. Spectres de raies d'émission
1. Montage :
2. Manipulation :
Observer le spectre de la lumière blanche à l'aide du spectroscope à main (en regardant par la fenêtre de la salle
par exemple).
Observer et attribuer les spectres de raies d'émission correspondant au sodium, à l’hydrogène, au mercure et au
hélium (préciser « inconnu » si vous n’avez pas observé le spectre).

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IV. Application à l’astrophysique
L'observation de la décomposition de la lumière provenant d'une étoile montre des spectres continus parsemés de
raies d'absorption. Le spectre émis par la photosphère de l'étoile est un spectre continu (origine thermique). La
chromosphère de l'étoile est la partie la plus froide de l'enveloppe gazeuse de l'étoile. Il se produit un phénomène
d'absorption de lumière, caractéristique des atomes présents dans la chromosphère. On observe donc un spectre
d'absorption.
Le spectre de l'étoile RIGEL est parsemé de nombreuses raies d'absorption qu'il faut identifier. Il suffit donc de
photographier sur le même négatif photo le spectre d'émission de référence d'un élément dont toutes les
longueurs d'onde sont connues.
A l'aide des longueurs d'ondes connues de ce spectre d'émission, par exemple celui de l'argon, il est possible de
graduer un axe en nm et ainsi de déterminer les longueurs d'onde des raies d'absorption du spectre de RIGEL (voir
ci-dessous). Il suffit ensuite de comparer ces résultats avec des tables de longueurs d'onde de spectres d'éléments.
Problématique :
On a obtenu le spectre de l’étoile de Rigel dans la constellation d’Orion.
 Peut-on déterminer la composition de l’atmosphère de cette étoile ?
 Peut-on déterminer la température de surface d'une étoile ?
1. Détermination de la composition chimique de l’étoile de Rigel :
a. Étude du spectre de l’argon
Le spectre d’émission de l’argon sert de référence pour l’étude du spectre d’absorption de l’étoile Rigel.
Il faut d’abord l’étalonner pour pouvoir l’utiliser.
 Parmi les deux spectres donnés en annexe 1, quel spectre correspond à celui de l’argon ?
 Mesurer, en mm, les distances L entre la raie d’émission de 451 nm et les autres raies d’émission.
Regrouper vos résultats dans le tableau de l’annexe 1.
 Tracer la courbe d’étalonnage sur le papier millimétré donné en annexe 2 ou à l’aide d’un tableur -
grapheur.
Échelle : Abscisse : 1 cm pour 10 mm
Ordonnée : 1 cm pour 10 nm (origine des ordonnées à 450 nm.)