Ch2 LA LUMIERE DES ETOILES (physique) Objectifs • Savoir

Ch2 LA LUMIERE DES ETOILES (physique)
Objectifs
• Savoir reconnaître les spectres d'émission et d'absorption.
• Savoir interpréter le spectre de la lumière émise par une étoile.
I – DECOMPOSITION D'UNE LUMIERE POLYCHROMATIQUE
1) Expérience
On utilise un prisme (il est taillé dans du verre ou du plastique transparent) :
Expérience
Observations
Lumière
blanche
prisme
écran
On observe les couleurs de
l'arc-en-ciel.
Interprétation
La
lumière
blanche
est
composée de lumières colorées
appelées
radiations.
L'ensemble de ces radiations
constitue le spectre de la
lumière blanche.
Remarque : pour décomposer la lumière, on peut également utiliser un réseau.
2) Radiations lumineuses
Certaines sources émettent une lumière composée d'une seule radiation (ex : lumière laser). On
dit alors que la lumière émise est monochromatique. A l'inverse, la lumière blanche est dite
polychromatique.
Chaque radiation est caractérisée par une grandeur appelée longueur d'onde notée λ ("lambda").
Elle s'exprime en mètres. Certaines radiations sont perçues par l'œil humain ( 400 nm < λ < 800
nm ) et d'autres non ( ultraviolets avec λ < 400 nm et infra rouges avec λ > 800 nm ).
Nous allons voir qu'il existe plusieurs familles de spectres de lumière.
IIII –– LLEESS SSPPEECCT
TRREESS D
D''EEM
MIISSSSIIO
ON
N
1) Spectres continus d'origine thermique
Ils sont obtenus à partir de la lumière émise par un corps chaud assez dense (métal chauffé, lave
en fusion, étoile...). La lumière émise présente un spectre continu.
Ce spectre change avec la température. Lorsque la température augmente le spectre d’émission
s’enrichit en couleur verte , bleue et violette.
La couleur d’un corps chaud est directement reliée à sa température. Un corps rouge est moins
chaud qu’un corps jaune.
2) Spectres de raies
Ils sont obtenus à partir de la lumière émise par des gaz à basse pression et haute température.
Les spectres sont discontinus (doc 6 et 7 p 32), ils sont composés d'un nombre restreint de
radiations. A chaque raie du spectre correspond une radiation monochromatique de longueur
d’onde dans le vide bien déterminée.
Un spectre de raies d’émission permet d’identifier une entité chimique (atome ou ion) ; c’est la
signature de cette entité chimique.
animation sur le site http://www.ostralo.net/3_animations/swf/spectres_abs_em.swf
IIIIII –– LLEESS SSPPEECCT
TRREESS D
DEE RRA
AIIEESS D
D''A
ABBSSO
ORRPPT
TIIO
ON
N
On réalise le spectre d'une lumière blanche ayant traversé un gaz à basse température :
animation http://www.ostralo.net/3_animations/swf/spectres_abs_em.swf
le spectre de la lumière transmise est constitué de raies noires se détachant sur fond coloré du
spectre de la lumière blanche (voir doc 8 et 9 p 32).
Le gaz absorbe les radiations qu’il serait capable d'émettre s’il était chaud.
IIVV –– A
APPPPLLIICCA
AT
TIIO
ON
NA
A LL''A
ASST
TRRO
OPPH
HYYSSIIQ
QU
UEE
1) Température de surface d'une étoile
La couleur d'une étoile dépend de sa température de surface :
Température
3000°C
5500°C
8000°C
Couleur
Rouge orangée
jaune
blanche
Exemple
Betelgeuse
Soleil
Sirius
>10000°C
Bleutée
Rigel
2) Spectre d'une étoile
Les étoiles émettent de la lumière dont le spectre est continu et strié de raies sombres. En
effet, l'atmosphère de l'étoile absorbe certaines radiations. L'analyse du spectre permet de
déterminer la composition chimique de l'atmosphère de l'étoile (voir TP spectre d'une étoile).
TP cours 2de – Les spectres d'émission et d'absorption
Matériel au bureau :
• Vidéoprojecteur et ordinateur avec connexion réseau et internet
• montage décomposition de la lumière blanche avec prisme et lumière blanche et laser
• rétroprojecteur avec réseau et un cache pour avoir une fente de lumière
• montage alternostat branché sur rétroprojecteur
• montage décomposition de la lumière de deux lampes spectrales différentes : mercure et
sodium par exemple
• Affiche des spectres de raies d'émission