Correction exercices Chap 11 : Spectres de lumière 1p269 1

Correction exercices Chap 11 : Spectres de lumière
1p269
1- Faux, cette lumière possède un spectre de lumière avec 2 raies, c'est donc une lumière polychromatique rouge.
2- Vrai.
3- Faux : l'unité de la longueur d'onde est le nm est dans la question on est en µm.
3p269 b et c
4p269 a et c
6p269
1- Ce spectre est sur fond noir avec des raies colorées : c'est un spectre d'émission
2- Oui (460nm).
7p269
1- Le spectre a est un spectre d'émission (fond noir, raies colorées) et le spectre b est un spectre d'absorption (fond
coloré, raies noires).
2- Oui.
8p269
1- Ce spectre est un spectre d'absorption (fond coloré, raies noires).
2- La source lumineuse responsable du fond continu de ce spectre est l'atmosphère terrestre (la photosphère).
3- La région de l'étoile responsable des raies sombres est son atmosphère.
4- Oui.
10p270
1- Aucune ne peut-être qualifiée de monochromatique.
2- La b est constituée de 5 radiations monochromatiques.
3- a) 630nm : la a
b) 445nm : la b c)
552nm : a et b.
11p270
1- Le spectre de raies d'absorption est le 1er spectre (fond coloré, raies sombres).
2- Oui
15p270
1- L'unité de la longueur d'onde est le nanomètre (nm =10-9m).
2- Dans le seconde spectre il y a bien de l'hydrogène et dans le premier le fer.
17p270
1- VRAI, cette étoile possède une atmosphère car on observe des raies sombres sur le spectre.
2- Faux, il permet de déterminer la température de la surface de l'étoile.
3- Vrai, les longueurs d'onde des raies sombres sont caractéristiques des espèces chimiques contenus dans
l'atmosphère de l'étoile.
16p270
On sait que plus la température est grande, plus le spectre de la lumière tend vers le violet.
La température la plus petite tend donc vers le rouge :
étoile
Antarès
Aldebaran
Soleil
Vega
Regulus
Température
(°C)
3 000
3 500
5600
10 500
15 000
couleur
rouge
orangé
Blanc
Blanc bleuté
bleu
21p272
1- La grandeur utilisée sur l'axe horizontale est la longueur d’onde λ en nm.
2- Les raies sont repérées par leurs longueurs d’onde :
– 397 nm bien visible dans Sirius pas dans Spica ;
– 410 nm bien visible dans Sirius à peine visible dans Spica ;
– 434 nm bien visible dans Sirius à peine visible dans Spica ;
– 486 nm bien visible dans Sirius et assez visible dans Spica.
3- a) Les raies de H sont plus marquées dans A que dans B.
b) Sirius : classe A ; Spica : classe B.
4- a) ΘB > ΘA.
b) ΘSpica : 22 000 °C ; ΘSirius : 10 000 °C.
c) Il s’agit de la température de la surface de l’étoile.
5- a) λmax = 2,9x106 /(Θ + 273)
λmax_Sirius =
2,9x106/(10 000 + 273) = 2,9x106/10 273= 282nm
λmax_Spica =
2,9x106/(20 000 + 273) = 2,9x106/22 273= 130nm
b) Les radiations se trouvent dans l’UV
c) Non, le spectre de Spica est décalé vers le violet par rapport à celui de Sirius.
29p276
1 et 2- Bas gauche : spectre continu d’origine thermique ; source : corps chaud.
Bas droite : spectre de raies d’émission ; source : gaz sous faible pression et excité.
Haut droite : spectre de raies d’absorption; sources : corps chaud et gaz sous faible pression et excités.
3- Le nuage de gaz doit se trouver dans un état excité.
4- Le système dispersif est le prisme.
5- Il manque la fente et la lentille réalisant l’image de la fente.
30p276
1. Dans la flamme.
2 Spectre de raies d’émission.
3. Non, la flamme n’est pas un solide. Le texte précise qu’elle est pratiquement transparente.
31p276
1. a. Il n’y a pas d’autre source de lumière.
b. Le gaz est excité par le passage du courant.
2. Raies à 568 nm ; 589-589,6 nm ;615,4 nm.
3. Le doublet étant le plus intense, il a la couleur de la lumière émise par la lampe : jaune.
32p276
1. Plusieurs prismes en cascade.
2. La lunette donne une image de la fente.
3. La fente est éclairée par la lumière émise par une source contenant du fer dans un gaz excité.
4. Raies brillantes : source décrite ci-dessus ; raies sombres : Soleil.
5. Le Soleil contient du fer.
33p276
1- L s'exprime en J.s-1 on doit trouver la même unité pour l'autre égalité dans la formule : L=IS
I= σT4 : σ se mesure en J.s-1.m-2.K-4 et T en K (Kelvin)
Donc I s'exprime en J.s-1.m-2
S est une surface mesurée en m2
[IS]= J.s-1.m-2 xm2 = J.s-1 =[L]
2- On utilise la formule : λmax(nm) = 2,90x106/T(K)
→ T= 2,90x106 / λmax
Tsoleil = 2,90x106 /502 = 5 776K = 5 776 -273 = 5 503°C
Tsirius = 2,90x106 /290 = 10 000K = 10 000 -273 = 9 727°C
Tsarcturus = 2,90x106 /694 = 4 302K = 4 302 -273 = 4 029°C
3- a) L = énergie rayonnée par seconde par toute la surface du Soleil.
LSoliel = 3,83 × 1026 J.s–1. C’est énorme : il perd par rayonnement une énergie de l’ordre de 10 26 J chaque seconde.
b) Le Soleil est essentiellement constitué d’hydrogène et d’hélium. Il ne peut donc puiser son énergie dans les réactions
de combustion de l’hydrogène car il n’y a pas d’oxygène comme comburant. Il faut donc chercher la source d’énergie dans
la fusion nucléaire des noyaux d’hydrogène comme dans une bombe H.
4Soleil
Sirius
Arcturus
L(J.s-1)
3,83x1026
7,78x1027
4,01x1028
I(J.s-1.m-2)
6,31x107
5,67x108
1,94x107
S=L/I (m2)
6,07x1018
1,37x1019
2,07x1021
695000
1044000
1283000
R=
√
S
4П
(km)