Les messages de la lumière
Réfraction, Analyse de Spectre, température d’étoiles
Il est important de répondre aux questions en faisant des phrases (Sujet, Verbe, Complément)
Compétence Evaluée DM Lumière
Réaliser Calcul Conversion Chiffres significatifs
Usage Calculatrice S’approprier Définition Connaissances Analyse Spectre
Raisonner
Tirer infos d’un Texte
Placer informations dans le contexte des connaissances
Phrase, Clarté des explications
Exercice n°1 : Réfraction de la Lumière (Partie A Calcul)
Un faisceau de Lumière Blanche atteint une goutte d’eau sous un angle d’incidence i1=40,0°
L’indice de réfraction de l’eau est de nR=1,3289 pour une radiation lumineuse rouge et nB=1,3403 pour une radiation lumineuse Bleue.
L’indice de réfraction de l’air est de nair=1,0003 pour toutes les radiations.
Qu’est ce que le phénomène de Réfraction. Donnez un exemple
Faire un schéma de l’entrée de la radiation Rouge dans la goutte d’eau.
Schéma
Calculer la valeur de l’angle de réfraction i2R pour la radiation Rouge puis calculer la valeur de i2B pour la radiation Bleue
Calcul de i2Rouge
Réponse
J’utilise la 2ème loi de Descartes
n1 sin(i1) = n2sin(i2) (je cherche i2 pour le rouge)
càd sin(i2) =
cad i2 = arcsin (
)
Je sais que n1 =1,0003 (pour l’air) i1 = 40,0 °
n2 = 1,3289 (pour la radiation Rouge)
AN : i2 = arcsin (
) = 29,02 ° = 29,0 ° (3ch)
Calcul de i2Bleue
Que Va-t-on observer au niveau des Radiations au niveau de la sortie de la goutte d’eau Réponse : Les angles de sorties n’ étant pas les même, les radiations seront séparées et on obeservera plusieurs couleurs (Dispersion de la Lumière par une goutte d’eau)
Exercice n°2 : Source de Lumière (B Définition)
Questions Réponse
1) Donner un exemple de lumière Blanche
2) Par quel moyen peut-on parvenir à décomposer la lumière.
3) Qu’est ce qu’un spectre
4) Donnez un exemple concret de Spectre de la lumière
5) A quoi cela sert-il de pouvoir analyser un spectre d’une source inconnue
6) Quelle est l’origine d’une lumière dont le spectre est continu
7) Donnez les 7 nuances de couleurs présentes dans ce spectre continu 8) Comment le forgeron fait-il pour évaluer
la température du métal qu’il fait chauffer 9) Certaines étoiles sont qualifiées de Naine Rouge ou Naine Blanche. Quelle information
cela nous donne-t-il entre ces 2 étoiles ? 10) Comment évolue le spectre continu
lorsque la température augmente.
A quel moment doit-on mettre la viande lors d’un barbecue. (Couleur des Braises) 11) Commenter ce Texte d’Auguste Comte
« « En ce qui touche les étoiles, nous ne saurons jamais étudier par aucun moyen leur composition
chimique ou leur structure minéralogique »
12) Décrire l’allure d’un spectre de Raies D’émission ‘Schéma si possible’
13) Décrire l’allure d’un spectre de Raies D’absorption ‘Schéma si possible’
14) Quelle est l’origine d’un spectre de Raies d’émission
15) Que peut-on en déduire à partir de ce spectre de Raies d’émission
Exercice 3 : A l’aide d’un spectroscope, on observe les spectres de 4 Lumières, ces spectres et lumières sont décrits ci-dessous.
Lumière A
Lumière émise par une ampoule contenant du Cadnium, chauffé sou basse pression
Lumière B
Lumière transmise par une ampoule présentant du Cadnium Froid sous basse pression mais éclairé en Lumière Blanche Lumière C
Lumière émise par une Lampe à incandescence munie d’un variateur d’intensité et éclairant à son maximum
Lumière D
Lumière émise par une Lampe à incandescence munie d’un variateur
d’intensité et éclairant faiblement
Compléter le tableau ci-dessus en associant à chaque spectre sa Lumière et son type de Spectre (Continu, raie d’émission, raie d’absoption….)
Description des spectres Lumière A, B, C ou D Type de spectre Spectre1
Spectre présentant toutes les couleurs du Violet au Rouge
Spectre 2
Spectre présentant toutes les couleurs du Bleu au Rouge
Spectre 3
Spectre présentant une raie Violette, 2 raies bleues et une
raie Rouge sur un fond Noir Spectre 4
Spectre continu mais avec des raies noires dans le violet, le
bleu et le rouge
Exercice n°4 : Spectre de Fraunhofer (Partie C)
Au début du XIXème siécle, le Physicien Allemand Joseph VON FRAUNHOFER (1787-1826) invente le spectroscope et étudie en détail les nombreuses raies sombres observées dans le spectre de la lumière venant su soleil.
En 1859, les allemands Gustav KIRCHOFF et Robert BUNSEN constatent que ces raies sombres correspondent exactement aux raies lumineuses émises par des flammes dans lesquelles sont projetées des entités chimiques connues. Cela montre que l’analyse spectrale permet de déterminer la composition chimique des astres. Les savants de l’époque mettent alors en évidence la présence de Sodium, Potassium, Calcium et de Fer dans l’atmosphère du soleil.
En 1868, le Français JANSSEN observe, dans la partie Jaune du spectre solaire, une raie qui ne correspond à aucun atome connu. L’observation du spectre de la lumière solaire a donc mis en évidence une nouvelle espèce chimique baptisée Hélium en référence au nom grec Hélios qui veut dire Soleil.
Ce n’est qu’en 1895 que la présence d’Hélium est découverte sur Terre par le Chimiste William RAMSAY.
Question sur le Document Spectre de Fraunhofer Le spectre observé par Fraunhofer est un
spectre de raies d’absorption. Quelle est l’allure d’un spectre de Raies d’absorption
Un spectre de raies d’absorption est composé de raies…………..sur un fond…………
A quoi est due la présence de ces raies noires
Qu’ont pu en déduire les savants de l’époque à partir du spectre de Fraunhofer
Qu’ remarqué le Français JANSSEN
Pourquoi a-ton donné le nom Hélium à cet élément.
Combien de temps après a été découvert cet élément sur Terre
Exercice 5 : Température d’une étoile (Partie A, B et C)
A l’aide des documents et en faisant apparaitre votre raisonnement,
Evaluez la Température de Surface de cette étoile, donnez la Classe et la couleur de celle-ci.
