2nde Thème Univers

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Niveau: Secondaire, Lycée, Seconde
2nde Thème : Univers TP.2 : L'analyse spectrale CORRECTION Objectifs : ? Etudier un document historique sur l'analyse spectrale. ? Réaliser des montages expérimentaux permettant de faire apparaître des spectres. ? Etudier différents types de spectres : spectre continu, spectre d'émission et spectre d'absorption. I. Etude historique : Lire attentivement le texte du document intitulé << Analyse spectrale >>, et répondre aux questions suivantes : 1. Quels sont les mots de vocabulaire qui, dans le texte, proviennent, du mot latin << Spectrum >> ? Préciser leur sens. ? Spectre : Décomposition d'un rayon lumineux en ses différentes radiations monochromatiques. ? Spectrale : Relative au spectre. ? Spectroscope : appareil permettant de visualiser un spectre et de l'analyser. 2. Comment peut-on obtenir des flammes colorées ? En jetant de la poudre renfermant un élément chimique dans la flamme d'un bec Bunsen. 3. a) Quel dispositif permet d'obtenir un spectre ? En connaissez-vous d'autres ? C'est un prisme. On peut utiliser également un réseau. b) Schématiser les expériences réalisées par le professeur, puis à l'aide du matériel dont vous disposer (Une lanterne, une fente, un prisme, un réseau et un écran), réaliser les deux mêmes expériences permettant de faire apparaître ces spectres.

  • spectre d'émission

  • spectre d'absorption

  • spectre

  • composition chimique de l'atmosphère des étoiles par l'analyse de spectre

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nde2 Thème : Univers
TP.2 : L’analyse spectrale
CORRECTION
Objectifs :
 Etudier un document historique sur l’analyse spectrale.
 Réaliser des montages expérimentaux permettant de faire apparaître des spectres.
 Etudier différents types de spectres : spectre continu, spectre d’émission et spectre d’absorption.

I. Etude historique :
Lire attentivement le texte du document intitulé << Analyse spectrale >>, et répondre aux questions suivantes :
1. Quels sont les mots de vocabulaire qui, dans le texte, proviennent, du mot latin << Spectrum >> ?
Préciser leur sens.
 Spectre : Décomposition d’un rayon lumineux en ses différentes radiations monochromatiques.
 Spectrale : Relative au spectre.
 Spectroscope : appareil permettant de visualiser un spectre et de l’analyser.
2. Comment peut-on obtenir des flammes colorées ?
En jetant de la poudre renfermant un élément chimique dans la flamme d’un bec Bunsen.
3.
a) Quel dispositif permet d’obtenir un spectre ? En connaissez-vous d’autres ?
C’est un prisme. On peut utiliser également un réseau.

b) Schématiser les expériences réalisées par le professeur, puis à l’aide du matériel dont vous disposer (Une lanterne,
une fente, un prisme, un réseau et un écran), réaliser les deux mêmes expériences permettant de faire apparaître
ces spectres. Faites vérifier votre montage par le professeur. Remplacer la lanterne par une diode laser. Conclure.

Fente
Lumière blanche

Lampe à incandescence

Ecran Prisme

La lumière blanche est une radiation polychromatique (Plusieurs couleurs)


Laser rouge



Ecran Prisme

La lumière laser est une radiation monochromatique (une seule couleur)

4. En quoi les spectres observés par Bunsen et- Kirchhoff différent-ils de celui observé par Newton ?
Spectre observé par Newton : Spectre continu
Spectres observés par Bunsen et- Kirchhoff : Spectres non continus

5. Quelle est l’allure du spectre obtenu par Bunsen et Kirchhoff avec des sels de sodium ? Comment appelle-t-on ce type
de spectre ?
Ce spectre présente deux raies jaunes. Il s’agit d’un spectre de raies d’émission.


6. A votre avis, tous les éléments chimiques présentent-ils deux raies spectrales colorées ?
Non. Ils présentent forcément un spectre différent puisqu’on nous dit que cela permet de les différencier.

7. Schématiser les résultats des expériences réalisées par le professeur, puis, après avoir observé dans le spectroscope,
rectifier.
 Montage au bureau : une bande jaune.
 Spectroscope : deux raies.







II. Spectres d’émission de quelques éléments sur le site << Ostralo.net >>
 Rechercher à l’aide de << Google >> le lien vers ce site.
 Sur la page d’accueil, cliquer sur <<Optique >>, puis sur l’image correspondant au titre << Spectres d’émission >>.
 Cliquer ensuite sur << Raie de l’atome >>, puis choisir une case correspondant à l’un des éléments chimiques de
la classification périodique.
 Tester les éléments chimiques suivants :
Sodium : Na Mercure : Hg Fer : Fe Hydrogène : H Hélium : He

Questions :
1. Répondre plus précisément à la question.6 ci-dessus.
Suivant les éléments chimiques choisis, on observe différents spectres constitués de raies plus ou moins
nombreuses et dans des domaines de couleurs différentes.
2. Cliquer sur l’élément Hydrogène pour faire apparaître son spectre. Déplacer ensuite le curseur permettant de faire
varier l’intensité des raies spectrales. Que remarque-t-on ? Interpréter.
Certaines raies disparaissent avant les autres. Elles sont moins lumineuses.

3.. Quelle est le nom de la grandeur physique indiquée sous le spectre ? Quelle est son unité ? La convertir en mètre.
C’est la longueur d’onde notée  Lambda). Elle est exprimée ici en nanomètre (nm).
-9 1 nm = 10 m 

4. Que signifie << Domaine du visible >> ? Donner l’intervalle de longueurs d’onde qui lui correspond.
C’est l’ensemble de lumières colorées que l’œil peut voir. Les longueurs d’onde de ce domaine vont de 400 nm
pour le violet à 750 nm pour le rouge.
5. Déplacer le curseur permettant de faire varier l’intensité lumineuse des raies spectrales de façon à faire apparaître
un maximum de raies spectrales, en partant de la plus lumineuse. Relever à chaque fois la valeur de la longueur
d’onde  avec trois chiffres significatifs, et préciser la couleur. Consigner les résultats dans le tableau ci-dessous.

Numéro de la raie 1 2 3 4 5
(nm) 665 486 434 410 397
Couleur Rouge Cyan Violet Violet Violet

6. Revenir à la page << Optique >> et cliquer sur l’image << Spectres d’émission et d’absorption d’un élément >>. Deux
expériences sont représentées sur la droite.
Quelle différencie y a-t-il entre ces deux expériences ? Faites un schéma de chacune d’elle.
Dans la première expérience on utilise une lampe spectrale, alors que dans la deuxième il s’agit d’une lampe
normale, source de lumière blanche.


























7. Allumer les deux générateurs en cliquant sur << On >>. Cliquer sur l’élément sodium Na sur la classification périodique.
Que remarque-t-on ? Interpréter et faire un schéma des deux spectres d’émission et d’absorption observés.
Le premier spectre fait apparaître des raies colorées sur fond presque noir, alors que le deuxième fait
apparaitre des raies noires sur fond de spectre continu de la lumière blanche.
Dans le premier cas c’est la lumière émise par l’élément qui est analysée : Spectre d’émission.
Dans le deuxième cas c’est la lumière absorbée par l’élément qui est analysée : Spectre d’absorption.
8. Vérifier qu’il en est de même pour les autres éléments en choisissant l’élément Hydrogène et l’élément Fer.
Pour ces éléments, on observe effectivement les deux types de spectre.



9. Revenir à la page << Optique >> et cliquer sur l’image << Etude de spectres >>. Choisir << Afficher le spectre du Soleil >>.
De quel type de spectre s’agit-il ? Interpréter.
C’est un spectre d’absorption. La lumière émise par le Soleil est en partie absorbée par l’atmosphère qui
l’entoure (Chromosphère).






10. Cliquer ensuite sur l’élément Hydrogène. Que remarque-t-on ? Que peut-on en déduire ? Quelle application peut-on alors
envisager ?
Les raies d’émission de l’élément Hydrogène coïncident avec certaines raies spectrales d’absorption du Soleil.
On peut en déduire que l’élément Hydrogène est présent dans l’atmosphère solaire.
On peut alors envisager d’étudier la composition chimique de l’atmosphère des étoiles par l’analyse de spectre.



11. Lire le texte du document intitulé << Spectre continu et température des étoiles >>
Schématiser le résultat de l’expérience réalisée par le professeur. Conclure.
En fonction de la tension appliquée à la lampe, on obtient des spectres différents.
Le spectre obtenu dépend de la température.







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