L’UNIVERS
Chap. 4 La lumière des étoiles
TP3 Spectres lumineux 1
Activité expérimentale TP Spectres lumineux Que nous disent les étoiles ?
Objectifs:
Savoir qu’un corps chaud émet un rayonnement continu dont les propriés dépendent de sa température
Interpréter le spectre de la lumière émise par une étoile
Utiliser un sysme dispersif pour visualiser différents spectres
Repérer, par sa longueur d’onde dans un spectre d’émission ou d’absorption, une radiation caracristique d’une enti
chimique
En 1666, Isaac Newton interprète la lumière du Soleil comme la superposition de radiations de différentes couleurs.
Un siècle et demi plus tard, les astronomes découvrent que le spectre de la lumière solaire est en fait plus complexe.
ETUDE DE TEXTE : Les messages de la lumière Couleur et température des étoiles
Dans l’Univers, tout brille !
Etroite vision que celle de l’Homme ayant comme seul attribut son œil nu ; pour appréhender le monde. Il ne peut
compter que sur la lumière des étoiles. Que le Soleil disparaisse, et Terre et ciel sombreront dans le noir. C’est pourquoi,
très t, on exploita l’incandescence.
Chauffé convenablement, le bois prend feu et la flamme qui en résulte crée un halo de lumière. Des siècles plus tard,
c’est le filament d’une lampe portée à incandescence qui éclaire la nuit. Les étoiles émettent de la lumière visible et, à
lœil nu, on peut même distinguer la lueur rouge de Bételgeuse (une étoile dont la température de surface est de lordre
de 3 000 °C), de l’éclat bleude Rigel (plus de 11 000°C). Entre les deux, notre Soleil, jaune, affiche à sa surface une
température de 5 000°C.
Quelles sont les sources de lumière citées dans le texte ?
A partir du texte quelle hypothèse pouvez-vous émettre pour expliquer les couleurs différentes des rayons
lumineux émis par les étoiles ?
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Chap. 4 La lumière des étoiles
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Pourquoi les étoiles n’ont pas la même couleur ?
Comment peut-on analyser la lumière qui nous vient des étoiles
Première partie : Comment faire pour décrire les propriétés d’une étoile ?
Pourquoi ne peut-on pas effectuer une étude in situ de la composition du Soleil en envoyant une sonde par
exemple ?
Alors, sur quel phénone physique s’appuyer ?
De quels moyens techniques disposons-nous pour l’analyser ?
1. Décomposition de la lumre - Spectre continu émis par une lampe à incandescence
Expérience prof : composition de la lumière émise par un rétroprojecteur en utilisant un prisme puis un seau.
Le prisme peut être rempla par un réseau
 Une lumière est constituée de radiations.
Chaque radiation est caracrisée par une longueur donde notée
(lambda) : On lexprime en nanomètre (nm).
Pour composer une lumière on utilise un sysme dispersif (prisme, seau), la figure obtenue sur un écran
est appelée spectre.
 Conclusion :
La lumière émise par un troprojecteur peut être
composée par un prisme ou un seau, on obtient
alors un spectre continu montrant un étalement de
couleurs du violet jusqu’au rouge.
Source de
lumière blanche
Fente
Lentille
convergente
Prisme
Ecran
Spectre obtenu
sur lécran
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2. Spectre démissions des corps chauds
Intensi
max mini
Couleur du filament et de la lumière
émise
…………………….. …….
…………………………
……………………………….
Allure du spectre à travers le
spectroscope (intensi et couleurs)
Les différentes allures de spectre que vous devez observer. Attention ! ils ne sont pas dans lordre.
Aller à ladresse : http://www.jf-noblet.fr/noir2/noir1.htm Faire le test.
1) Comment évolue la température du filament de la lampe lorsque lintensi qui traverse le filament augmente ?
2) Que peut-on en conclure sur le spectre lumineux dun corps fortement chauffé ?
 Conclusion :
Un corps fortement chauffé émet une lumière dont le spectre est ……………………... Ce spectre ne dépend pas de la
composition du corps ; en revanche ilpend de sa ……………………………………….
Lorsque la température du corps ………………………………, la lumière quil émet s’enrichit en radiations ………………………….
longueurs donde : son spectre continu d’émission sétale davantage vers le ……………………………………...
3. Spectres de raies d’émission d’un gaz
Le professeur branche la lampe spectrale à vapeur de sodium puis celle au mercure.
Observer la lampe à travers un spectroscope à seau.
Faire le schéma du montage et reproduire les spectres d’émission à l’aide du lien suivant :
Animation : Spectre d’émission : http://www.ostralo.net/3_animations/swf/spectres.swf
G
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Lampe à vapeur de sodium : (Il est préférable de supprimer le fond puisque lon doit montrer un spectre démission).
Lampe à vapeur de mercure :
Pourquoi décrit-on ce spectre comme un spectre de raies ?
Recommencer la manipulation avec une lampe spectrale au mercure. Les spectres d’émission dépendent-ils de
lélément chimique en jeu ?
4. Spectres de raies d’absorption
Faire le schéma du montage et reproduire les spectres d’absorption à l’aide du lien suivant :
http://www.ostralo.net/3_animations/swf/spectres_abs_em.swf
Conclusion :
Le spectre d’une lumière d’origine thermique qui a traversé un gaz chauffé sous faible pression présente des raies ……………………
qui coïncident avec les longueurs d’onde des radiations que l’enti présente dans le gaz est capable d’…………………………………….
Ce spectre est appelé spectre de raies d’………………………………………
Expliquer alors pourquoi il est possible à l’aide de ces spectres d’absorption de connaître la composition de
l’atmosphère d’une étoile.
http://www.ostralo.net/3_animations/swf/spectres_abs_em.swf
 Conclusion : Un gaz porté à haute température sous une faible pression (excité) peut émettre de la lumière
composée d’une ou de quelques …………………… Le spectre est ……………………, il est appe……………………………….
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