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2nde
T2 : Univers
Activité : Analyse du spectre d’une étoile (Correction)
Doc.1 : Rigel
Rigel est une étoile supergéante (fig.1) faisant partie de la constellation d’Orion (Voir activité.1).
Il est impossible d’approcher l’étoile de Rigel qui se situe à 774 a.l. On peut tout de même déterminer la composition de
l’atmosphère de l’étoile de Rigel depuis la Terre, grâce à l’analyse de son spectre.
Doc.2 : Extrait du spectre de l’étoile de Rigel observé depuis la Terre et un extrait du spectre d’émission de l’argon
(spectre de référence) obtenu avec le même spectroscope. (Fig.2)
Tout ce qui apparait blanc est en réalité en couleur.
Tout ce qui apparait noir ou gris est en réalité noir.
Fig.2
Spectre de Rigel Spectre de l’Argon
451 nm

470 nm




Rigel

519 nm
Fig.1
Doc.3 : Longueur d’onde en nm de certaines raies d’émission
caractéristiques de quelques espèces chimiques (Tableau ci-dessous)
H
He
Na
Mg
Ca
Ti
Mn
Fe
Ni
410
447
589
515
423
467
404
438
508
434
470
590
517
458
469
484
493
655
500
518
526
498
527
489
492
496
549 nm
504
587
668
533
537
540

603 nm
Questions :
1.
Pourquoi le spectre de l’étoile de Rigel comporte-t-il des raies d’absorption ?
Les raies d’absorption contenues dans le spectre traduisent la présence dans
la chromosphère de cette étoile de certains éléments chimiques.
2.
L’atmosphère de cette étoile est-elle composée d’argon ? Justifier.
La position des raies présentes dans le spectre d’émission de l’argon ne correspond
A aucune des raies du spectre d’absorption de Rigel : la chromosphère de Rigel
ne contient pas alors cet élément.
642 nm

3.
Sinon, à quoi sert le spectre de l’argon ?
Le spectre de l’argon sert de spectre de référence permettant de trouver
les longueurs d’onde des 9 raies du spectre de Rigel.
1/3


675 nm
4. Une première méthode : Utilisation d’une échelle à partir du spectre de référence
Compléter les valeurs manquantes
On trouve l’échelle en utilisant le spectre de référence.
Pour plus de précision on se place entre les deux raies les plus extrêmes : 451 nm et 675 nm du spectre de référence.
Soit : 675 – 451 = 224 nm représentés par L = 19.8 cm
Ainsi, 1 cm représente à peu près 11.3 nm.
5.
Spectre de Rigel :
On mesure en cm la position des raies du spectre de Rigel par rapport à la raie étalon 451 nm. On en déduit l’écart L en
cm de la raie étudiée par rapport à la raie de référence 451 nm. Puis on calcule, à l’aide de l’échelle trouvée dans
la question 4, la longueur d’onde  associée à la raie étudiée en nm.
Compléter le tableau suivant :
Pour calculer la longueur d’onde on utilise la relation suivante :  = (L x 11.3) + 451
Raie
1
2
3
4
5
6
7
8
9
6.
Longueur d’onde  (nm)
466
485
492
501
505
517
588
654
669
A l’aide du tableau du document du doc.3, reproduit ci-dessous, identifier les espèces chimiques susceptibles de
composer la chromosphère de Rigel.
Une tolérance de ± 2 nm sera permise.
H
He
Na
Mg
Ca
Ti
Mn
Fe
Ni
7.
L (cm)
1.3
3
3.6
4.4
4.8
5.8
12.1
18
19.3
410
447
589
515
423
467
404
438
508
434
470
590
517
458
469
484
493
655
500
518
526
498
527
489
492
496
504
587
668
533
537
540
Conclure :
La chromosphère de Rigel contient les éléments suivants :
 Hydrogène : H
 Hélium : He
 Magnésium : Mg
 Titane : Ti
8. Une deuxième méthode : Utilisation d’une courbe d’étalonnage à partir du spectre de référence
a.
A partir du spectre de référence, mesurer l’écart L en cm entre la raie 451 nm et les différentes autres raies.
Compléter le tableau suivant :
Raie
L (cm)
 (nm)
1
0
451
2
1.7
470
3
5.9
519
2/3
4
8.7
549
5
13.5
603
6
16.8
642
7
19.8
675
b.
Tracer ci-dessous la courbe d’étalonnage L = f (
L (cm)
654
20
18
16
14
12
10
8
6
4
2
0
460
c.
500
520
540
560
580
600
620
640
660
680
700
 (nm)
Mesurer en cm la distance L entre les différentes raies du spectre de Rigel et la raie étalon 451 nm.
Compléter le tableau suivant :
Raie
L (cm)
d.
480
1
1.3
2
3.0
3
3.6
4
4.4
5
4.8
6
5.8
7
12.1
8
18
9
19.3
A partir de la courbe d’étalonnage, lire graphiquement les valeurs des longueurs d’onde correspondant aux différentes
raies du spectre de Rigel, compléter le tableau suivant :
L (cm)
1
2
3
4
5
7
466
485
492
500
506
588
 (nm)
Ces valeurs sont obtenues par simple lecture graphique sur la courbe d’étalonnage.
8
654
9
668
e.
A l’aide du tableau du document du doc.3, reproduit ci-dessous, identifier les espèces chimiques susceptibles de
composer la chromosphère de Rigel.
Une tolérance de ± 2 nm sera permise.
H
410
434 484 655
He 447 470 493 500 504 587 668
Na 589 590
Mg 515
517
518
Ca 423 458 526 527
Ti 467 469 498
Mn 404
Fe 438 489 492 496 533 537 540
Ni 508
f.
Conclure :
On retrouve les mêmes éléments que pour la première méthode.
3/3