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TP3 : COMMENT PEUT-ON DETERMINER LA COMPOSITION D’UNE ETOILE ?
En 1835, Auguste Comte affirmait dans son cours de philosophie : « Nous ne saurons
jamais étudier par aucun moyen la composition chimique des étoiles ! »
1) OBSERVATION DE SPECTRES :
Un spectre est ce que l’on observe lorsqu’on décompose la lumière.
Citer 2 dispositifs permettant de décomposer la lumière :
Prisme - Réseau
a) Spectres d'émission d’un corps fortement chauffé
L’ampoule à incandescence d’une lampe de bureau est formée d’un filament en tungstène qui est chauffé par le
passage du courant.
Coller la photo correspondant au spectre obtenu
b) Spectre d’émission d’un gaz excité
Une lampe spectrale contient un gaz sous faible pression. Elle émet de la lumière lorsque le gaz est soumis à des
décharges électriques. Coller les photos correspondant à vos observations et compléter :
Lampe à vapeur de sodium
Couleur à l'œil nu :……
Jaune …
Lampe à vapeur de mercure
Couleur à l'œil nu :………
Bleu ……..
c) Conclusion et exploitation
Il existe 2 catégories de spectres d’émission : les spectres continus et les spectres de raies.
 A quelle catégorie appartient le spectre de la lumière émise par un corps chaud (filament d’une ampoule
à incandescence) ? spectre continu
A quelle catégorie appartient le spectre d’un gaz excité (lampes spectrales) ? Spectre de raies
 Selon vous, le spectre de la lumière émise par le Soleil est-il continu ou de raies ? Justifier votre
réponse. Le Soleil est un corps chaud, donc d’après ce qui précède, il devrait donner un spectre continu.
2) COULEUR et TEMPERATURE
Observer l’expérience faite par le professeur et l’animation http://www.jf-noblet.fr/noir2/noir1.htm#
puis compléter :
Lorsque l’éclairement augmente, la température du filament … augmente…..
Température faible
Couleur du filament : rouge
Température forte
Couleur du filament : blanc
Application : la couleur des étoiles (voir documents p33 livre et photocopies jointes)
Observer la photographie de la constellation d’Orion. Quelles sont les couleurs de Betelgeuse et de Rigel ?
Betelgeuse est orangé tandis que Rigel est bleue
En vous basant sur l’expérience précédente, trouver une explication à la différence de couleur des 2 étoiles :
Dans l’expérience avec le filament on a vu que le rouge est le moins chaud. Betelgeuse doit être moins
chaude que Rigel.
3) ON VA DETERMINER LA COMPOSITION DES ETOILES !
Document 2 : coupe schématique d’une étoile
Document 1 : montage permettant d’observer un spectre
d’absorption :
Système dispersif
Source de lumière blanche
Gaz à analyser
Spectre de raies
Document 3 : spectre d’une étoile
L’observation de la décomposition de la lumière provenant
d’une étoile montre des spectres continus parsemés de raies
d’absorption. Pour le Soleil, on trouve plus de 25 000 raies.
3.1. Les spectres d’absorption :
Ouvrir l’animation http://www.ostralo.net/3_animations/swf/spectres_abs_em.swf
a) Comment le montage permettant d’observer le spectre de la lumière blanche est-il modifié pour observer un
spectre d’absorption ?
Il suffit de mettre le gaz à analyser entre la source de lumière blanche et le système dispersif.
b) Annoter le document 1 en utilisant les mots : source de lumière blanche, système dispersif, gaz à analyser,
spectre de raies.
c) Observer le spectre d’absorption du sodium (Na) et le comparer à celui de son spectre d’émission puis faire
la même chose pour d’autres éléments chimiques. Que constatez-vous ?
Pour un élément donné, les raies sont à la même place dans les 2 spectres : elles sont noires dans le spectre
d’absorption et colorées dans le spectre d’émission.
d) Expliquer ce que signifie la phrase « les raies d’absorption sont caractéristiques des éléments considérés »
Quand on change d’élément, on change de spectre. Deux éléments différents donnent forcément 2 spectres
différents.
3.2. Application aux étoiles :
En vous aidant du document 2 répondre aux questions ci-dessous
:
a) Quelle partie de l’étoile est à l’origine du fond continu du spectre ?
La photosphère est à l’origine du spectre continu (arc en ciel) : en effet c’est la partie chaude de l’étoile qui
émet la lumière.
b) Quelle partie de l’étoile provoque des raies d’absorption ? Pourquoi ?
La chromosphère est à l’origine des raies d’absorption (noires) : en effet les gaz autour de l’étoile absorbent
certaines couleurs qu’émet l’étoile.