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Programme de Physique-Chimie de seconde

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Programme de Physique-Chimie de seconde

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Ajouté le : 21 juillet 2011
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22
Le
B
.
O
.
N°2
30 AOÛT
2001
P
HYSIQUE-CHIMIE
HORS-SÉRIE
2 - Messages de la lumière
Objectifs
Onmontredanscettepartiequel’analysedelalumière(direction,spectre)permetd’obtenirdesrenseignementssurlamatièred’oùelleest
issueetqu’elletraverse.Cettetechniqueestillustréeparquelquesapplicationsastrophysiques.
L’étudedelaréfractionestdansunpremiertempsréaliséeavecunfiltredecouleurdonnée.L’indicedumilieutransparentestintroduit.
Uneapprochehistoriquepermetd’introduirelanotionderadiationmonochromatique.Enobservantladécompositiondelalumièreblanche
àtraversunprisme,Newtontirelaconclusionquelescouleursobtenuessontprésentesdanslalumièreblanche,etqueleprismeapoureffet
delesséparer.L’indicedumilieutransparentconstituantleprismen’estdoncpaslemêmesuivantlacouleurdelalumière.Ilmontreensuite
quelescouleursduspectrenepeuventsedécomposerendenouvellescouleurs:sil’onenvoiedelalumièrerouge(émiseparunlaser
par exemple) sur un prisme, on retrouve la même couleur rouge après la traversée du prisme. Cette couleur est appelée radiation
monochromatique.
L’étudedenombreuxspectreslimitéeaudomaineduvisiblepermetdeformulerlesdeuxloissuivantes:
-uncorpschaudémetunrayonnementcontinu;cerayonnements’enrichitverslevioletlorsquelatempératureducorpsaugmente;
-danscertainesconditionsexpérimentales(faiblepression),uncorpsnepeutémettrequelesradiationsqu’ilestcapabled’absorber.
Uneentitéchimiqueestainsicaractériséeparunspectre,quiconstitueenquelquesortelasignaturedecetteentité.
L’analysespectraledonnedesrenseignementssurlatempératureetlacompositionchimiqued’astresinaccessiblesàl’expérimentation
directeparcomparaisonaveclesspectresd’atomesoud’ionsmesurésaulaboratoire.
EXEMPLES D’ACTIVITÉS
CONTENUS
CONNAISSANCES ET SAVOIR-FAIRE
EXIGIBLES
Commentunprismepermet-ild’obtenir
2.1.Unsystèmedispersif,leprisme
Savoirquelalongueurd’onde,qui
unspectre?
Caractérisationd’uneradiation.
s’exprimeenmètresetsous-multiples,
Décomposition de la lumière blanche par
LoisdeDescartessurlaréfraction pourune
caractérisedansl’airetdanslevideune
un prisme
radiation(l’undesmilieuxétantl’air).
radiationmonochromatique.
Etude expérimentale des lois de la
Dispersiondelalumièreblancheparunprisme. ConnaîtreetappliquerlesloisdeDescartes
réfraction en lumière monochromatique,
Variationdel’indiced’unmilieutransparent surlaréfraction.
puis en lumière blanche.
selonlaradiationquiletraverse;interprétation
Utiliser un prisme pour décomposer la
qualitativedeladispersiondelalumière
lumière blanche.
parunprisme.
Etudier expérimentalement la loi de
Descartes sur la réfraction :
- Utiliser un dispositif permettant d’étudier
les lois de la réfraction.
- Repérer un angle entre un rayon lumineux
et une référence.
- Mesurer un angle
2.2.Lesspectresd’émissionetd’absorption.
Savoirqu’uncorpschaudémetun
2.2.1.Spectresd’émission
rayonnementcontinuquis’enrichitversle
Spectrescontinusd’originethermique.
violetquandlatempératuredececorps
Spectresderaies.
augmente.
Savoirdistinguerunspectred’émissionet
Comment le spectre d’une étoile nous
2.2.2.Spectresd’absorption
unspectred’absorption.
renseigne-t-il sur sa température ?
Bandesd’absorptiondesolutionscolorés.
Savoirrepérer,parsalongueurd’ondedans
Réalisationduspectrecontinud’unelampe Raiesd’absorptioncaractéristiquesd’un
unspectred’émissionoud’absorption,une
àincandescence(avecprismeouréseau): atomeoud’union.
radiationcaractéristiqued’uneentité
Observationdelavariationdelacouleuret
chimique.
duspectredelalampeenfonctiondesa
Savoirqu’unatomeouunionnepeut
température.
absorberquelesradiationsqu’ilestcapable
d’émettre.
Utiliser un système dispersif pour visualiser
des
spectres
d’émission
et comparer ces
spectres à celui de la lumière blanche.
Utiliser un système dispersif pour visualiser
des
spectres
d’absorption et comparer ces
spectres à celui de la lumière blanche.
Commentdéterminerlanaturedelamatière
2.3.Applicationàl’astrophysique
Savoirquel’étudedesspectrespermetde
quientoureuneétoile?
connaîtrelacompositiondel’enveloppe
Réalisation de spectres de raies et de bandes :
externedesétoiles.
émission et absorption.
Étude expérimentale des couleurs de flamme.
* Les activités pouvant mettre en jeu les technologies de l’information et de la communication sont repérées par un astérisque.
Commentaires
Laphysiquedecettepartien’utilisequelemodèledel’optiquegéométriquepourlaloidelaréfractiondeDescartes.Aucunmodèlenesera
présentéconcernantl’optiquephysique.
Cettepartieduprogrammepermetd’enrichirlanotiond’entitéchimiquequiseraintroduitedanslecoursdechimie.
Iln’estpasutilededévelopperl’étudedesphénomènesderéflexionetderéflexiontotalepourintroduirelesnotionsindispensablesàlacom-
préhensiondesphénomènes.
Onconvientd’attacherunnombreservantderéférenceàcetteradiationmonochromatiquedansl’airoudanslevide.Cenombre,dontonne
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