LES SPECTRES

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LES SPECTRES

• Messages de la lumière

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Sommaire

• Les spectres démission
• Les spectres dabsorption
• Application à lastrophysique

Glossaire Bibliographie
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LES SPECTRES DEMISSION
Obtenir un spectre démission Spectres continus
dorigine thermique Spectres de raies démission

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Obtenir un spectre démission

• On obtient le spectre démission dun élément en
  réalisant le
• montage suivant
• On utilise un corps chaud qui va émettre une
  lumière (filament de tungstène dune ampoule,
  Soleil, mercure dune lampe à vapeur de mercure,
  sodium dune lampe à vapeur de sodium, etc.).
• On éclaire un prisme avec cette lumière (une
  fente et une lentille sont utilisées pour réduire
  la taille du faisceau lumineux et concentrer ce
  faisceau sur le prisme).
• Un écran permet de recueillir le spectre et donc
  de létudier.

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5
Montage utilisé pour obtenir un spectre démission
Exemple lampe à vapeur de mercure
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Spectres continus dorigine thermique

• Un corps chaud (solide, liquide ou gaz sous
  haute pression) émet une lumière dont le spectre
  est continu.
• Ce spectre change avec la température. Lorsque
  la température s élève, le spectre continu
  démission devient plus lumineux et senrichit de
  couleurs verte, bleue puis violette. Les 3
  spectres suivants sont les spectres démission
  dun même corps à 3 températures différentes t1,
  t2, t3.

t1
t2
t3
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Spectre de raies démission

• Un gaz à basse pression et à température élevée
  émet une lumière constituée dun nombre restreint
  de radiations on obtient un spectre discontinu
  appelé spectre de raies démission.

Spectre démission dune lampe à vapeur de sodium

Spectre démission dune lampe à vapeur de
mercure
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Spectre de raies démission (suite)

• Un spectre de raies est caractéristique dun
  élément chimique on dit que cest sa signature.
  Un spectre de raies permet didentifier un
  élément chimique sans ambiguïté.
• Longueurs donde des raies des spectres de 2
  éléments le sodium et le mercure

Sodium 589,0 nm et 589,6 nm.
Mercure 404 nm 435 nm 547 nm 575 nm 580 nm 672 nm et 690 nm.
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LES SPECTRES DABSORPTION

• Obtenir un spectre dabsorption
• Raies dabsorption caractéristiques dun atome ou
  dun ion
• Bandes dabsorption de solutions colorées

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Obtenir un spectre dabsorption

• On obtient le spectre dabsorption dun élément
  en réalisant le montage suivant
• On utilise une source de lumière blanche (dont le
  spectre est continu)
• Cette lumière éclaire
• - la flamme dun bec bunsen dans laquelle on
  place lélément chimique à étudier (on obtient
  alors un spectre de raies).
• - une cuve contenant une solution colorée (on
  obtient alors un spectre de bandes).
• Le reste du dispositif est identique à celui du
  montage réalisé pour le spectre démission
  (fente, lentille, prisme, écran)

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11
Montage réalisé pour obtenir un spectre
dabsorption (1)
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12
Montage réalisé pour obtenir un spectre
dabsorption (2)
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Raies dabsorption caractéristiques dun atome ou
dun ion

• Lorsquun gaz à basse pression et basse
  température est traversé par de la lumière
  blanche, le spectre de la lumière transmise est
  constitué des raies noires se détachant sur le
  fond coloré du spectre de la lumière blanche
  cest un spectre de raies dabsorption. Les
  radiations manquantes ont été absorbées par le
  gaz.

Spectre dabsorption du mercure
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Raies dabsorption caractéristiques dun atome ou
dun ion (suite)

• Un gaz ne peut absorber que les radiations quil
  serait capable démettre si sa température était
  élevée.

Spectre dabsorption du sodium
Spectre démission dune lampe à vapeur de sodium

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Bandes dabsorption de solutions colorées

• Lorsquune solution colorée est traversée par de
  la lumière blanche, le spectre de la lumière
  transmise présente des bandes noires sur le fond
  coloré du spectre de la lumière blanche cest
  un spectre de bandes dabsorption.
• Un spectre de bandes dabsorption est
  caractéristique de lespèce dissoute.

Spectre de bande d une solution colorée
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APPLICATION A LASTROPHYSIQUE

• Spectre dune étoile
• Température de surface dune étoile
• Composition chimique de lenveloppe dune étoile

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Spectre dune étoile

• Les étoiles émettent de la lumière dont le
  spectre est continu et strié de nombreuses raies
  sombres.
• Cest le cas de notre Soleil. Voici son spectre,
  il est appelé spectre de Fraunhofer

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Température de surface

• La lumière émise par la surface dune étoile a un
  spectre continu qui dépend de la température de
  la surface.
• On peut ainsi faire un classement des étoiles
  selon leur température de surface et leur couleur.

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Température de surface et couleur dune étoile
Température moyenne 3000C 5500C 8000C Plus de 10000C
Couleur Rouge-orangé Jaune Blanche Bleutée
Exemple détoile Bételgeuse Soleil Sirius Rigel
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Composition chimique de lenveloppe dune étoile

• La lumière émise par la photosphère dune étoile
  traverse sa chromosphère. Certaines radiations y
  sont absorbées. Les raies dabsorption sont
  spécifiques des atomes présents dans cette
  chromosphère.
• Si les étoiles ne comportait pas de chromosphère,
  le spectre de la lumière émise serait continu. La
  présence de raies noires dans ces spectres permet
  de montrer que les étoiles ont une chromosphère,
  et den déterminer la composition chimique.

Structure dune étoile
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Détermination de la composition de latmosphère
dune étoile exercice.

• Les figures ci-dessous donnent le spectre de 2
  éléments, le titane et le nickel, et le spectre
  de la lumière émise par une étoile (tous les
  spectres sont réalisés dans les mêmes
  conditions).

Titane
Nickel
Étoile
Le spectre de la lumière émise par létoile
montre-t-il la présence de titane dans
latmosphère de létoile ? De nickel ? Justifier
les réponses.
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GLOSSAIRE

• Chromosphère atmosphère dune étoile (retour).
• Lampe à vapeur de mercure tube contenant de la
  vapeur de mercure et qui, traversé par une
  décharge électrique émet une vive lueur bleuâtre
  (retour).
• Photosphère surface dun étoile (retour).
• Prisme cest un objet en plexiglas qui permet
  de dévier et décomposer la lumière (retour).
• Spectre Figure résultant de la décomposition
  dune lumière.
• Spectre dabsorption cest le spectre de la
  lumière transmise quand on éclaire un corps avec
  de la lumière blanche (retour).
• Spectre démission cest le spectre de la
  lumière émise par un corps chaud (retour).

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BIBLIOGRAPHIE

• http//www.web-sciences.com
• Physique chimie 2nde, BELIN.
• Physique chimie 2nde, collection Durandeau
  Durupthy, HACHETTE.
• Physique chimie 2nde, collection Tomasino,
  NATHAN.

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