Le professeur Génius : Effectivement, effectivement … C’est intéressant …

Dans un laboratoire d’astrophysique …

Mademoiselle Fortiche, assistante du Professeur Génius : Cette fois, j’en suis certaine ! Il y a bien de l’hydrogène et de l’hélium dans l’atmosphère du Soleil. Tenez, regardez Professeur Génius ce que j’ai réussi à obtenir :

Question retenue : Pourquoi les scientifiques peuvent-ils affirmer qu’il y a de l’hydrogène et de l’hélium dans l’atmosphère solaire à partir de ce document ?

PARTIE 1

Comment obtenir des spectres lumineux ?

Le prisme décompose la lumière blanche

Comme la lumière blanche est constituée de plusieurs lumières colorées, on dit qu’elle est polychromatique.

Réseau

Le réseau décompose la lumière blanche

Spectre de la lumière blanche

400 500 600 700 800-420400

1. Comment reproduire les couleurs de l’arc-en-ciel au laboratoire ?

(nm)

2. Tous les spectres lumineux ressemblent-ils au spectre de la lumière blanche ?

Spectre de la lampe à vapeur de sodium

400 500 600 700 800

589 nm

(nm)

Le spectre de la lampe à vapeur de sodium ne comporte qu’une seule raie jaune de longueur d’onde = 589 nm.

(nm)

Spectre de la lampe à vapeur de mercure

400 500 600 700 800

579 nm

436 nm

405 nm

546 nm

Le spectre de la lampe à vapeur de mercure observé comporte quatre raies de longueur d’onde 405nm, 436 nm, 546 nm et 579 nm.

• La lumière blanche est une lumière car elle peut être décomposée par un ou un en plusieurs lumières colorées : cet ensemble de lumières colorées est appelé

de la lumière blanche.

polychromatique

réseauprisme

spectre d’émission continu

• Chaque lumière colorée qui constitue la lumière blanche est une caractérisée par une grandeur appelée . Elle est notée ( : « lambda ») ; elle s'exprime en

radiation lumineuse monochromatiquelongueur d'onde

mètre

(nm) < 400 400-420 420-470 470-580 580-600 600-650 650-800 > 800

Lumière U.V. I.R.Violet Bleu Vert Jaune Orange Rouge

Certaines lampes contiennent un gaz à basse pression. Lorsque ce gaz est soumis à une décharge électrique ou porté à haute température, il émet une lumière constituée d’un nombre restreint de . Le spectre est dit : il contient des sur fond : c’est un .

Un spectre de est caractéristique d’une entité chimique : c’est « une signature lumineuse » ; pour un élément donné, les radiations lumineuses présentes dans le spectre correspondent toujours à la même longueur d’onde.

radiations monochromatiquesdiscontinu raies colorées noirspectre de raies d’émission

raies d’émission

PARTIE 2

Comment expliquer la présence de raies noires dans le spectre de la scientifique ?

Spectre de raie d’absorption du sodium

400 500 600 700 800

589 nm

(nm)

(nm)

Spectre de raies d’absorption du mercure

400 500 600 700 800

579 nm

436 nm

405 nm

546 nm

Si on éclaire un filtre ou une solution colorée par une lumière blanche, la lumière transmise donne un spectre constitué de se détachant sur le fond du spectre continu de la lumière blanche : c’est un

 Si on éclaire un gaz d’entités chimiques par une lumière blanche, la lumière transmise donne un spectre constitué de se détachant sur le fond du spectre continu de la lumière blanche : c’est un

Les raies noires correspondent aux radiations par les entités chimiques (atomes, ions).

bandes noirescoloré

spectre d’absorption de bandes.

spectre d’absorption de raies.

raies noirescoloré

absorbées

PARTIE 3

400 500 600 700 (nm)

800

13

2 4 76

5 8 9 10

On mesure 0,5 cm entre le bord gauche et la première raie noire.

Echelle: 3,4 cm 100 nm

La longueur d’onde de la radiation absorbée est donc 400 + 15 = 415 nm.

d’où x = (0,5 × 100) / 3,4 = 15 nm

Elément λ1 λ2 λ3 λ4 λ5 λ6 λ7

H hydrogène 434,0 486,1 532,8 656,3

Mg magnésium 470,3 516,7 518,4Ca calcium 394,4 396,8 422,7 458,2 526,2 527,0Fe fer 438,3 489,1 491,9 495,7 537,1 539,7Ti titane 466,8 469,1 498,2Mn manganèse 403,6Li lithium 497,0N azote 409,9 410,9 424,0 444,0 465,0Hg mercure 404,6 435,8 546,1He hélium 414,4 438,7 447,1 471,3 492,5 501,6 504,8Na Sodium 569 589 615

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