TP5: Composition et température du Soleil Déterminer la

TP5: Composition et température du Soleil
Déterminer la température de surface du Soleil et la composition
chimique de son atmosphère.
Aide : les étapes d’une démarche scientifique.
1) S’approprier le problème, les documents proposés (quelles informations vous
apportent-ils?)
2) Analyser le problème : Proposer une démarche/expérience pour répondre au problème
en exploitant les documents et vos connaissances.
3) Réaliser : Mettre en œuvre votre démarche/expérience. Exploiter votre expérience.
4) Valider : Interpréter vos expériences pour répondre au problème posé.
Document 1 : Structure du Soleil
La photosphère est la partie d’où s’échappe la lumière du
Soleil.
L’atmosphère du Soleil est constituée de la chromosphère
et de la couronne. On y trouve des gaz dont la pression
diminue plus on s’éloigne du centre de l’étoile. Sa
composition fut étudié au 19ème siècle par les Allemands
Gustav Kirchoff et Joseph von Franhofer.
La lumière qui nous parvient du Soleil est donc celle d’un
corps chauffé (la photosphère) traversant les gaz à basse
pression de l'atmosphère su Soleil.
Document 2 : La spectroscopie
Le premier spectroscope fut construit en 1814 par l’opticien allemand Joseph von
Fraunhofer. Il était constitué d’un prisme spécialement conçu pour permettre la mesure de
longueur d’onde des radiations lumineuses. Il augmenta en 1821 la résolution de son
appareil (capacité à distinguer deux raies de longueurs d’onde très proches) en
remplaçant le prisme par une grille (qu’on appellerait de nos jours « réseau »). Le
spectroscope permit ainsi d’analyser la composition de sources lumineuses, même
lointaines comme le Soleil, en captant sa lumière à l’aide d’un télescope.
Aujourd’hui la spectroscopie continue d’être un élément important de l’astronomie
moderne et de l’exploration spatiale.
Document 3 : profil spectrale et spectre du Soleil (cf annexe sur le site internet)
Document 4 : Spectre de raies d’absorption et spectre de raies d’émission (cf
annexe sur le site internet)
Document 5 : Etude de spectre
- Allez sur le site ostralo.net.
- Suivre le chemin suivant pour accéder à l’animation :
Physique>Animations>Optique>Étude des spectres.
Annexe
Document 3 : Profil spectrale et spectre du Soleil
Le profil spectral représente l’intensité des radiations lumineuses émises (en ordonnée) en
fonction de la longueur d’onde (en abscisse).
Document 4 : Spectre de raies d’absorption et spectre de raies d’émission, exemple
pour l’oxygène.
L’image ci-dessous montre les dispositif permettant d’obtenir un spectre d’émission (en
haut), d’absorption (en bas).
- Spectre d’émission : obtenu en excitant un gaz chaud à basse pression
Une entité chimique émet un spectre d’émission qui lui est propre. Les longueurs d’onde
des différentes raies lui sont spécifiques.
- Spectre d’absorption : obtenu en faisant passer de la lumière blanche à travers un gaz
à basse pression.
Une entité chimique ne peut absorber que les radiations lumineuses qu’il peut émettre.