Chapitre 10 / Activité 2 Voici les spectres obtenus par décomposition

Chapitre 10 / Activité 2
Voici les spectres obtenus par décomposition de la lumière émise par trois étoiles (Rigel dans la constellation d’Orion
notre Soleil et Antarès dans la constellation du Scorpion) :
Comment peut-on exploiter ces spectres pour en déduire des informations sur les étoiles (couleur, température, âge
composition . . .) ?
Une lumière polychromatique peut être produite par des corps incandescents (ex : filament d’une lampe, particules
de carbone dans une flamme de bougie, métal en fusion, lave d’un volcan … ) ou par des gaz soumis à des décharges
électriques (ex : tube néon rouges des enseignes publicitaires, lampes à vapeur de sodium jaunes des éclairages
publiques, tubes de vapeur de mercure blancs des salles de classe … ). Suivant leur origine, ces lumières ont des
spectres continus ou des spectres de raies :
Expérience : dans la classe, observer deux sources de lumière différentes grâce à un réseau (dispositif permettant
de décomposer la lumière).
Q1. Citer un autre objet permettant de décomposer la lumière.
Q2. Qu’est-ce qu’un corps incandescent ? A quel type de spectre leur lumière appartient-elle ?
Q3. Imaginer puis réaliser une expérience permettant de montrer l’influence de la température sur le spectre de la
lumière produite par un corps incandescent. Décrire vos observations.
Q4. En vous aidant du logiciel « chroma » , identifier les gaz dont les raies d’émission sont les suivantes :
,
spectre continu
spectre de raies
Gaz
Longueurs d’onde λ des raies émises (nm)
405 ; 436 ; 542 ; 546 ; 568 ; 615
587 ; 668 ; 706 ; 728
410 ; 434 ; 486 ; 656
,

Chapitre 10 / Activité 2
Lorsqu’un gaz est traversé par de la lumière blanche, il peut absorber certaines radiations et la lumière qui en ressort
a un spectre appauvri de certaines raies. Exemple dans le cas où le gaz est du carbone :
Q5. En vous aidant du logiciel « chroma » , identifier les gaz qui ont été traversés par les lumières dont les spectres
sont les suivants :
Q6. Que peut-on dire des spectres d’émission et d’absorption engendrés par un même gaz ?
Lequel des deux permet d’identifier l’espèce chimique constituant ce gaz ?
Spectre de la lumière avant traversée du gaz :
Spectre de la lumière après traversée du gaz :
lumière blanche
avant traversée
lumière après
traversée
GAZ

Chapitre 10 / Activité 2
En vous aidant de vos nouvelles connaissances sur les spectres, classer les trois étoiles présentées en introduction
par ordre de température croissante. (justifier)
(vous pourrez faire une vérification internet et indiquer la couleur et la température exactes de chaque étoile)
Le spectre du Soleil est donné ci-contre :
Q7. A quels types de spectres correspondent les spectres des trois étoiles
présentés en introduction ?
Q8. Sachant que la lumière produite par les étoiles est d’origine thermique,
comment peut-on expliquer que leurs spectres contiennent des raies noires ?
(pour vous aider, lire le Document 1 ci-dessous sur la structure des étoiles)
Q9. Numéroter les raies d’absorption présentes dans le spectre du soleil
puis déterminer leurs longueurs d’onde.
Q10. En vous aidant du Document 2, déterminer la composition
chimique de la chromosphère du soleil.
Document 1 : Structure d’une étoile
Une étoile est constituée d’un cœur, d’une photosphère et d’une chromosphère
(équivalente à notre atmosphère) :
Le cœur est la partie la plus chaude
de l'étoile dans laquelle se
déroulent des réactions nucléaires.
L'énergie libérée est transmise aux
couches externes par rayonnement.
La photosphère est la couche externe de
l'étoile qui produit la lumière visible. Son
spectre est continu.
La chromosphère est la zone externe de l’étoile. Elle contient des gaz qui absorbent
certaines radiations émise par la photosphère. Son contient un fond coloré continu
mais parsemé de raies d’absorption.
Document 2 : Longueurs d’onde λ (nm) des raies d’émission de
quelques espèces chimiques
H
397
411
434
486
657
Ca
422
466
527
646
716
Fe
438
467
496
517
527
Hg
405
436
492
546
615
Ar
451
470
560
603
668
He
411
466
496
588
668