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T.P. N°3 : La Couleur des étoiles !!
Si la vision d’un ciel étoilé à l’œil nu semble nous indiquer que toutes les étoiles émettent une
lumière blanche, une étude plus approfondie nous montre des nuances notables.
I-
Spectre lumineux d’un corps chaud.
1. Obtention du spectre.
Comme tous les corps chauds (feu, filament d’une ampoule, métal chauffé,…), les étoiles
émettent de la lumière. Ces sources lumineuses ont un point commun.
A l’aide du matériel dont vous disposez (écran, lanterne, fente, prisme de verre), vous
devez décomposer la lumière émise par le filament de la lanterne.
Schématisez votre expérience.
Quel est le matériel qui décompose la lumière émise par la lanterne ?
Décrire le plus complètement possible le spectre lumineux obtenu en utilisant les mots :
« continu, spectre, lumière blanche, corps chaud, dégradé, arc-en-ciel ».
La lumière blanche est-elle monochromatique ou polychromatique ? Pourquoi nous paraitelle blanche ?
λ
2. Notion de longueur d’onde.
La lumière est une onde électromagnétique. A
l’image des vagues formées à la surface de l’eau,
cette onde peut être caractérisée par sa longueur
d’onde, notée λ (lambda), c’est-à-dire la distance
séparant deux sommets consécutifs.
A la différence d’une vague, l’ordre de grandeur d’une longueur d’onde de la lumière visible est
de 10-7 m. (100aine de nm).
Compléter le diagramme ci-dessous donnant la correspondance entre la longueur d’onde
la lumière et sa couleur.
400
500
600
700
800
λ (en nm)
Placer de part en d’autre des limites visibles, les radiations invisibles appelées
Infrarouges (IR) et ultraviolette (UV).
II- Spectre lumineux et température.
On se propose de modifier la température du filament de la lampe en l’alimentant avec un
courant électrique variable.
Observer puis décrire le spectre obtenu pour une température plus faible (Attention
tout est relatif, le filament reste très chaud) puis celui d’une lumière obtenue avec un
filament très chaud. Le spectre est-il toujours continu ? Quelle couleur est la plus
visible.
Conclusion : Plus la température du corps chaud est élevée, plus la couleur dominante a une
……………………………… longueur d’onde.
En peinture, le bleu, le violet et le vert sont décrites comme des couleurs froides alors
que le jaune, l’orange ou le rouge sont dites des couleurs chaudes. Ceci est-il en accord avec la
réalité physique ? Commenter.
III- Application à la mesure de la température d’une étoile.
Un spectrophotomètre a relevé l’intensité lumineuse en fonction de la longueur d’onde de deux
étoiles (Le soleil et Bételgeuse). Le graphique ci-dessous a été alors obtenu.
Intensité lumineuse ?
Soleil
Bételgeuse
500
1000
λ (en nm)
1500
Placer le domaine visible sur ce graphique.
Quelle est, du Soleil ou de Bételgeuse, l’étoile la plus chaude. Justifier soigneusement.
La température d’une étoile peut être calculée par θ =
2,89×106
𝜆𝑚𝑎𝑥
− 273 où 𝜆𝑚𝑎𝑥 correspond
à la longueur d’onde du pic d’intensité. Calculer une estimation de la température de surface
des ces étoiles.
Compétences expérimentales testées :
T.P. N°3
Non
acquis
Décomposer la lumière blanche avec un prisme
Décrire un spectre
Comprendre le lien entre longueur d’onde et
couleur
Comprendre le lien entre température et couleur
d’une étoile
Niveau I
Niveau II
Niveau III
Matériel
Bureau :
 Grosse alimentation pour les lanternes élèves + voltmètre de contrôle.
 Tableau des spectres
 Rétroprojecteur + fente carton + réseau 1000 traits
Élève :
 Lanterne
 1 petit écran carton + support
 1 prisme
Réalisation :
Les élèves, par binômes, répondent aux questions préliminaires. Après
vérification des réponses, une planète à étudier est attribuée à chaque binôme.
Ils effectuent les calculs nécessaires pour connaître la taille et la position de
leur planète sur la maquette. Puis la réalise en cherchant quelques caractéristiques de
cette planète (couleur dominante, satellites)