2nde Thème Univers

Kat

Description

Niveau: Elementaire
2nde Thème : Univers TP.3 : Analyse élémentaire de l'atmosphère d'une étoile CORRECTION I. Une étoile familière : Le Soleil. Lire le texte intitulé << Les messages codés du Soleil >>. Questions : 1. Rappeler l'origine des raies sombres présentes dans le spectre du Soleil. Les raies sombres présentes dans le spectre du Soleil correspondent aux radiations lumineuses absorbées par les éléments contenus dans l'atmosphère solaire (Chromosphère). 2. Rappeler pourquoi la connaissance des longueurs d'ondes des raies sombres permet de connaître la composition chimique de l'atmosphère solaire (Chromosphère). Un élément chimique absorbe les radiations lumineuses qu'il est capable d'émettre. Les raies d'absorption d'un élément chimique permettent alors de l'identifier. 3. L'intensité lumineuse du Soleil est-elle la même pour toutes les radiations ? Pour quelle longueur d'onde ?max cette intensité est-elle maximale ? L'observation de la figure 1 montre que les différentes radiations émises par le Soleil ne possède pas la même intensité. Le maximum de l'intensité lumineuse émise correspond à une longueur d'onde ?max = 480 nm. 4. A l'aide des figures 2 et 3, identifier les éléments chimiques susceptibles d'être présents dans l'atmosphère du Soleil.

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Sujets

• Longueur d'onde
• Spectre

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Extrait

nde 2 Thème: Univers  TP.3:Analyse élémentaire de l’atmosphère d’une étoile  CORRECTION I. Une étoile familière : Le Soleil.  Lirele texte intitulé << Les messages codés du Soleil >>. Questions : 1. Res présentes dans le spectre du Soleil.appeler l’origine des raies sombr raies sombres présentes dans le spectre du Soleil correspondent aux radiations lumineuses absorbées parLes les éléments contenus dans l’atmosphère solaire(Chromosphère). la connaissance des longueurs d’ondes des raiespour quoi2. Rappelerde connaître la composition chimiquesombr esper met de l’atmosphère solaire (Chromosphère). . Les raies d’absorption d’unUn élément chimique absorbe les radiations lumineuses qu’il est capable d’émettre  élément chimique permettent alors de l’identifier. 3. L’intensitélumineus edu Soleil est-elle la même pour toutes les radiations? Pour quellelongueur d’onde max male ?cette intensité est-elle maxi L’observation dela figure 1 montre que les différentes radiations émises par le Soleil ne possède pas  lamême intensité.Le maximum de l’intensité lumineuse émise correspond à une longueur d’onde m ax = 480 nm. miques susceptibles d’être présents dans l’atmosphère du Soleil.4. Al’aide des figures 2 et 3, identifier les éléments chi D’après les deux figures 2 et 3, on peut identifier la présence des éléments suivants: Hydrogène : H Fer : Fe Sodium : Na + Ion calcium : Ca

 5.Les physiciens ont établi une relation entre max et la température T de la surface de l’étoile: - 3  max m.K avec. T = 2,9.10 max en mètre (m)é Kelvin (K)en degret T  Endéduire la température T en K de la surface du Soleil, la convertir en °Csachant que : T(K) =  (°C) + 273,15 -9  max m= 480 nm = 480.10 -3 -3 2,9.10  max . T = 2,9.106040 K= = T 9 480.10  Soit:  = 6040–273,155770 °C 6. Pourquoie par la lune ne nous perl’analyse de la lumière émisminer la température de sa surfacemet pas de déter? La lune n’est pas une étoile, elle n’émet pas sa propre lumière.  7.Dans la constellation d’Orion, de quelle couleur apparaît : Rigel, étoile chaude dont la température de surface est de l’ordre de6370 K ? En appliquant la relation ci-dessus, on trouve : -3 2,9.10 -9  max ==455 x 10m = 455 nm 6370  Rigelpossède un maximum d’émissiondans le bleu Bételgeuse, étoile plus froide dont la température de surface est de 4 143 K ? -3 2,9.10 -9   max 700 x 10= =m = 700 nm 4143  Bételgeusepossède un maximum d’émissiondans le rouge

III. L’analyse spectrale de Rigel: Connectez-v oussur le site: http://frank.albrecht.free.fr/gestclasse_v7/documents/2nde/TP5SpectreRigel/rig4-11. htm  Vousarrivez à cette page :  Surl'écran figurent alors la première partie de2spectres : En haut, celui de l'étoile Rigel que l'on doit étudier.  Ilest composé de raies noires numérotées de1 à 28 sur un fond coloré. En bas, celui de l'argon qui nous sert de référence.  Ilest constitué de raies colorées de longueurs d'ondes connues sur fondnoir. Cliquer sur « étalonner » en bas à droite :

Cliquer sur « étalonner » en bas à droite : Déplacer le curseur sur une raie du spectre de l'argon (par exemple ici celle de 420 nm). Entrer la longueurd'onde (ici 420nm) et le nombre de pixels correspondant (65.29). ec la raie 433.3 nm.Faire de même pour la seconde ligne de l'étalonnage av Cliquer sur « OK ». NB:Utiliser le point et non la virgule pour les nombres !!! d'onde correspondante.En déplaçant le curseur, vous obtiendrez ainsi la longueur Déplacer le curseur sur les raies noires du spectre de Rigel et commencer le remplissage du tableau en page.3  Icila mesure de la longueurd'onde de la raie n°7 donne 493.05 nm. (Voir figure de capture ci-dessous)

« partie 2 » puis sur « partie 3 » pour finir les mesures suCliquer ensuite sur r tout le spectre. Attention, il faut refaire un étalonnage. Le tableau ci-dessous donne les longueurs d'ondemiques.certaines raies d'émission caractéristiques d'éléments chi de Na : SodiumH : HydrogèneMg : MagnésiumHe : Hélium

N° raie 11 129 107 85 6132 3 4 1 433,1 438,1 446,8447,6 471,0 486,0 492,3 501,4 504,2 505,5 516,8520,0 531,5  (nm) Elément HeH HeHe Mg  1415 1617 1819 2021 2223 2425 2627 28 545,1 556,1 560,4563,5 587,1613,6 615,6 627,6 634,3 636,3 639,8656,2 657,9 667,9 686,7

Exploitation des résultats : L’étoile Rigel contient de l’Hélium, de l’Hydrogène et du Magnésium.

 He

IV. Conclusion :  Apartir du schéma suivant, expliquer quelles sont les informations que nous apporte la lumière des étoiles.  (Lachromos phèreest constituée de gaz moins chauds entourant l'étoile). En traversant la chromosphère d’une étoile, il y a absorption de certaines longueurs d’ondes qui se traduisent par l’apparition de raies noires sur le spectre continu. Ces raies sont caractéristiques des Le spectre de la photosphèred’une étoile, éléments chimiques présents dans la chromosphère constituéed’unspectrecorps chaud, est un d’une étoile. polychromatique continu.  Conclusion : L’analyse du spectre de la lumière émise par une étoile permet d’apporter des informations concernant  lanature des éléments chimiques présents dans son chromosphère.