Seconde Activités expérimentales
1/2
Optique 1 : Faire parler la lumière
Notions et contenus Capacités exigibles
Dispersion de la lumière blanche par un prisme Spectre d’émission.
Longueur d’onde dans l’air
Produire et exploiter des spectres d’émission obtenus à l’aide d’un système dispersif et d’un analyseur de spectre.
Rayonnement monochromatique et sa longueur d’onde.
Spectre du rayonnement émis par un corps chaud.
I Dispersion de la lumière blanche
Document 1 : Expérience d'Isaac Newton
Dans une lettre de 1672, Isaac Newton décrit une expérience qu'il a réalisé : « Après avoir obscurci ma chambre et pratiqué un petit trou dans mes volets, pour laisser entrer une quantité convenable de rayons de Soleil, je plaçais mon prisme contre ce trou, pour réfracter les rayons sur le mur opposé. »
Newton en train de réaliser l’expérience des couleurs (1666). (Gravure du XIXème siècle)
1. S’APPROPRIER l'expérience de Newton (doc.1) pour
REALISER votre propre montage d’étude de la lumière blanche, puis le schématiser ci-contre.2. VALIDER vos observations :
• La lumière blanche est donc composée de
• Quel phénomène naturel donne les mêmes observations ? Dans ce phénomène, quelle est la source de lumière ?
qui joue le rôle du prisme ?
• La lumière blanche a-t-elle disparue ?
• Que se passerait-il si l’on parvenait à rassembler de nouveau toutes ces couleurs ?Observer le disque de Newton qui tourne.
3. COMMUNIQUER un bilan de cette expérience historique :
4.
RÉALISER la manipulation suivante : observer la lumière blanche à travers le spectroscope. Il contient un prisme. On observe alors un spectre qui se présente sous forme d’un rectangle coloré.II Exploitation d’un spectre lumineux
1. Source lumineuse = objet qui émet lui-même de la lumière
ANALYSER : Parmi les objets suivants, entourer ceux qui sont des sources lumineuses : Soleil, Lune, Jupiter, étoile, lampe, miroir, flamme d’une bougie, verre
Document 2 : tableau des spectres
Nous disposons dans la salle d’un tableau donnant des spectres de raies d’émission caractéristiques de plusieurs éléments chimiques. Vous pouvez aller observer ce tableau.
Seconde Activités expérimentales
2/2 2.
RÉALISER les manipulations suivantes:• Observer les différentes sources de lumière suivantes à travers le spectroscope.
• Représenter les spectres à l’aide de crayons de couleur en respectant la répartition des couleurs.
• VALIDER le nom du gaz présent dans les lampes 1 et 2 à votre disposition.
Sources Spectre Couleur à l’œil nu
Lumière blanche
(= Lampe chaude sur 12V) Tube fluorescent (du plafond) Lampe 1 : gaz =
Lampe 2 : gaz =
3. COMMUNIQUER un bilan :
Certaines sources présentent un spectre avec de petites raies colorées, on parle d’un … On peut connaître l’élément présent dans un gaz en …
III Utilisation d’un analyseur de spectre
Document 3 : Longueur d’onde
Au lieu de juste donner des couleurs on va faire des mesures sur le spectre que l’on va graduer.
Ces graduations représentent la longueur d’onde λ(symbole lambda) mesurée en mètres.
Pour la lumière, les longueurs d’onde sont très petites :afin que ce soit plus pratique, on met la longueur d’onde en nanomètre (nm).Rappel : 1 nm = 10-9 m
Document 4 : Analyseur de spectre Spectrovio :
Avec l’ordinateur et le module Spectrovio il est possible d’observer un spectre en direct à l’écran et d’y faire des mesures. Une fibre optique reliée au module spectrovio permet de recueillir la lumière et de la canaliser directement sur le module. Le module spectrovio contient un prime et des capteurs permettant de tracer le spectre à l’écran.
1. Manipulations PROF : RÉALISER et observer le spectre d’une lampe peu chaude. Mettre sur pause.
Que mesure-t-on en abscisse ? … Que mesure-t-on en ordonnée ? … Plus une lampe est chaude, plus son spectre …
Mesurer les valeurs extrêmes du spectre de la lumière visible, utilisant le pointeur (clic sur la courbe).
λrouge = λviolet =
2. Manipulations PROF : Pointer le laser rouge(ATTENTION les yeux !) sur le rebord montant de votre paillasse et à l’aide de la fibre optique, analyser la lumière (seulement le reflet).
Mesure : λlaser rouge =
La lumière du laser est composée de , elle est dite
3. REALISER : Faire de même pour les sources ci-dessous et prendre quelques mesures caractéristiques.
Cocher la case « cliquer ici pour colorer l’aire sous la courbe ».
Représenter qualitativement les courbes spectrales pour le laser vert puis pour la lampe à gaz inconnu.
De quel gaz s’agit-il ? Voir le tableau vidéo projeté des spectres d’émission de quelques éléments chimiques.
Sources Longueurs d’onde (en nm) Laser rouge
Laser vert Lampe à gaz
élément chimique inconnu
Les 3 principaux pics
ROUGE VIOLET
…
…
…
…
