Spectroscopie : Comment d

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Spectroscopie Comment déterminer la
constitution chimique d'une étoile ?
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Objectifs
O Notion de spectres d'émission ou
d'absorptiono Application à l'astrophysique
analyse chimique des étoiles
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Introduction
La décomposition de la lumière blanche émise par
une lampe à incandescence nous a permis d'obtenir
un spectre coloré allant du rouge au violet.
Ce phénomène est-il le même lorsque l'on
décompose la lumière du soleil, ou celle d'une
étoile ?
Cette question a été étudiée dès le début du XIXè
siècle, notamment grâce aux travaux de Fraunhofer.
Nous allons nous intéresser ici à la lumière
émise par 3 étoiles le Soleil, Rigel, étoile de
la constellation d'Orion, et Bételgeuse, elle
aussi dans la constellation d'Orion
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I. Quelques observations
- Le spectre du Soleil, observé par Fraunhofer-
La constellation d Orion- L'étoile Rigel et son
spectre- L'étoile Bételgeuse et son spectre.
Analyse des observations a) Que peut-on dire
de la couleur apparente de ces trois étoiles ?
Pouvez-vous proposer une hypothèse pour
interpréter cette observation ?
b)Quelles remarques peut-on faire quant à leurs
spectres ? Pouvez-vous proposer une hypothèse
pour interpréter cette observation ?
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II. Peut-on expliquer la couleur des étoiles ?.
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2.1 Les spectres d'émission continus d'origine
thermique
- Rappeler le principe de fonctionnement d'une
lampe à incandescence.
- Qu'observe-t-on lorsque la tension à ses bornes
est trop faible ?
- Proposer une expérience permettant d'observer
le spectre de la lampe pour des tensions de plus
en plus grandes.
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- On réalise l'expérience, en utilisant un réseau
pour l'observation Observer et représenter le
spectre obtenu pour une tension faible (spectres
2 3) Même chose pour une tension forte
(spectres 6) Interprétation ? Conclusion ?
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- A retenir
Le spectre d'émission d'un corps chauffé (sauf
gaz à faible pression) ne dépend pas de la nature
de ce corps, mais uniquement de sa température.
Il s'agit d'un spectre d'émission continu,
d'origine thermique. Plus la température est
élevée, plus il senrichit en violet.
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2.2 Interprétation de la couleur des étoiles
- Observer et analyser les courbes d'intensité
lumineuse émises par le Soleil, puis par une
étoile de type Rigel et une étoile de type
Bételgeuse, en fonction de la température de
surface de chaque étoile.
- Pour chacune d'elle, dans quelle  gamme  de
longueur d'onde trouve-t-on le maximum d'énergie
lumineuse émise ?
- En déduire un lien entre la couleur observée et
la température de surface.
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III. Comment expliquer la présence de raies
sombres dans les spectres ?
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3.1 Activité documentaire  les travaux de Bunsen
et KirchhoffLire larticle fourni en annexe.
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3.2 Les spectres de raies démission a)
Manipulation
Principe  On souhaite reproduire la première
expérience de Kirchhoff, en utilisant une
solution de chlorure de sodium (eau salée
saturée) comme source de sodium.
- Maintenir dans la flamme (bleue) dun bec
bunsen une petite boucle de fil de fer trempé
dans cette solution.
- Décomposer la lumière émise par le sodium à
laide dun spectroscope de poche (réseau).
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-Faire un schéma du dispositif expérimental (on
représentera un prisme à la place du réseau)
- Représenter le spectre démission du sodium
schéma
- Commenter vos observations
- Comparer avec lobservation du spectre dune
lampe à vapeur de sodium (manip prof) schéma
- Reproduire ensuite le spectre démission de
lhélium, ou du mercure (tableau)
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b) A retenir 
Un gaz chauffé sous faible pression émet un
spectre de raies.
Chaque espèce chimique composant le gaz a un
spectre de raies qui lui est propre, ce qui
permet de lidentifier.
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3.3 Les spectres de raies dabsorption
a) Retour sur la troisième expérience de
Kirchhoff- Faire un schéma dillustration de la
troisième expérience de Kirchhoff
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(No Transcript)
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b) A retenir 
Un gaz excité (chauffé) sous faible pression peut
présenter un spectre de raies dabsorption quand
il est éclairé par un rayonnement continu, comme
la lumière blanche.
Les radiations absorbées sont aussi celles que le
gaz est capable démettre. Chaque espèce
chimique peut ainsi être parfaitement identifiée
grâce à son spectre dabsorption, comme à son
spectre démission.
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c) Retour sur les spectres des étoiles
Compte tenu de ce que lon vient dapprendre, et
à laide du schéma de latmosphère dune étoile,
proposer une interprétation pour la présence de
raies dans les spectres des étoiles.
NB Photosphère partie la plus lumineuse et
chaude de la surface stellaire. Chromosphère
enveloppe de gaz  froids  autour de l étoile.
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En début de vie, les étoiles contiennent
essentiellement de l hydrogène et de l hélium.
Au cours de leur vie, elles fabriquent d autres
éléments chimiques, des ions, des molécules
tandis que leur température de surface diminue.
En déduire quelle est, de Rigel ou de
Bételgeuse, létoile la plus jeune.