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TP Physique N° 05 : Les messages de la lumière I.Dispersion de la lumière blanche. 1)Dispersion de la lumière blanche par un prisme. Prisme orange rouge.

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2 TP Physique N° 05 : Les messages de la lumière I.Dispersion de la lumière blanche. 1)Dispersion de la lumière blanche par un prisme. Prisme orange rouge jaune vert bleu indigo violet Fente Lentille On utilise une lampe à incandescence Observer et dessiner le spectre en indiquant les différentes couleurs. Conclusion : Le prisme dévie et décompose la lumière blanche en lumières colorées du rouge au violet. C'est un phénomène de dispersion. L'ensemble des couleurs obtenues constitue le spectre de la lumière blanche. Le spectre est continu du rouge au violet

3 Simulation avec le logiciel Crocodile Physics

4 2)Dispersion de la lumière blanche par un réseau. Un réseau est constitué d'un film transparent sur lequel on a gravé des traits parallèles, équidistants et très fins ( exemple le réseau noté : 580 : on a gravé 580 traits par millimètre). Fente Réseau + lentille Observer et dessiner le spectre en indiquant les différentes couleurs. Rétroprojecteur Cliquer pour allumer

5 3)Comparaison : Conclusion :Un réseau décompose la lumière blanche en lumières colorées du violet au rouge. Il dévie plus le rouge que le violet. Les spectres sont situés de part et dautre de la fente centrale. Quels sont les points communs et les différences entre les deux spectres ? On obtient des spectres continus constitués des mêmes radiations. Le prisme dévie plus le violet que le rouge et le réseau dévie plus le rouge que le violet. PrismeRéseau - Déviation +

6 II.Spectres démission Un spectre démission est un spectre produit par la lumière directement émise par une source. 1)Spectre continu dorigine thermique a)Analyse de la lumière émise par une lampe (6 V) G On augmente la valeur de la tension Fente Réseau Spectroscope

7 2)Spectre de raies. On analyse à laide du spectroscope la lumière émise par une lampe à vapeur de mercure puis une lampe à vapeur de sodium. La lampe à vapeur de mercure contient des atomes (Hg) de mercure sous faible pression. Ces atomes subissent des décharges électriques et sont excités. La lampe à vapeur de sodium contient des atomes de sodium (Na). Eux aussi subissent des décharges électriques et sont excités. - Spectre de la lampe à vapeur de sodium : - Spectre de la lampe à vapeur de mercure (les principales) : Cliquer pour agrandir Le doublet du sodium : radiations jaunes de longueur donde voisine de 590 nm ( 589,0 nm et 589,6 nm)

8 Autres spectres de raies

9 2)Les Couleurs de flamme. Pulvériser sur une flamme non éclairante dun bec bunsen une solution contenant des ions sodium Na+. Observer la couleur de flamme à laide du spectroscope Vaporiser la flamme avec : une solution aqueuse de chlorure de sodium une solution aqueuse de chlorure de calcium une solution aqueuse de nitrate de potassium une solution aqueuse de nitrate de strontium

10 2)Les Couleurs de flamme. Pulvériser sur une flamme non éclairante dun bec bunsen une solution contenant des ions sodium Na +. Observer la couleur de flamme à laide du spectroscope Vaporiser la flamme avec : une solution aqueuse de chlorure de sodium

11 2)Les Couleurs de flamme. Pulvériser sur une flamme non éclairante dun bec bunsen une solution contenant des ions calcium Ca 2+. Observer la couleur de flamme à laide du spectroscope Vaporiser la flamme avec : une solution aqueuse de chlorure de calcium

12 2)Les Couleurs de flamme. Pulvériser sur une flamme non éclairante dun bec bunsen une solution contenant des ions potassium K +. Observer la couleur de flamme à laide du spectroscope Vaporiser la flamme avec : une solution aqueuse de nitrate de potassium

13 2)Les Couleurs de flamme. Pulvériser sur une flamme non éclairante dun bec bunsen une solution contenant des ions strontium Sr 2+. Observer la couleur de flamme à laide du spectroscope Vaporiser la flamme avec : une solution aqueuse de nitrate de strontium

14 Couleurs émises par quelques composés lors de la combustion CouleurÉlémentsComposésFormule Violet Potassium Nitrate de potassium Chlorate de potassium KNO 3 KClO Bleu Cuivre Zinc Chlorure cuivreux Sulfate de cuivre Poudre de zinc CuCl CuSO 4 Zn Vert Baryum Cu métal Nitrate de baryum Chlorure de baryum Chlorate de baryum Ba(NO 3 ) 2 BaCl 2 Ba(ClO 3 ) 2 Jaune Sodium Oxalate de sodium Oxyde de sodium Nitrate de sodium Na 2 C 2 O 4 Na 2 O NaNO 3 Orangé CalciumNitrate de calciumCa(NO 3 ) 2 Rouge Strontium Nitrate de strontium Hydroxyde de strontium Chlorure de strontium Oxyde de strontium Carbonate de strontium Sr(NO 3 ) 2 Sr(OH) 2 SrCl 2 SrO SrCO 3

15 II.Spectres dabsorption. Un spectre dabsorption est un spectre obtenu en analysant la lumière blanche qui a traversé une substance. 1)Spectre de raies dabsorption. Cliquer pour faire apparaître le spectre démission de lhydrogène.

16 - Un gaz, à basse pression et à basse température, traversé par une lumière blanche, donne un spectre dabsorption. - Ce spectre est constitué de raies noires se détachant sur le fond coloré du spectre de la lumière blanche. - Ce spectre est caractéristique de la nature chimique dun atome ou dun ion. - Un gaz absorbe les radiations quil est capable démettre Conclusion : Spectre dabsorption Spectre démission Spectre dabsorption Spectre démission

17 2)Spectre de bandes dabsorption. On analyse à laide dun spectroscope la lumière transmise à travers différentes solutions colorées. Spectre dabsorption de la solution jaune : vert– jaune – orange –rouge : bande noire qui va du bleu au violet. Remarque : Filtre jaune ou solution jaune

18 Spectre dabsorption de la solution bleue : Filtre cyan ou solution bleu clair Remarque : violet – bleu – vert – jaune : bande noire qui va de lorange au rouge.

19 Spectre dabsorption de la solution magenta : Remarque : violet – vert – jaune - orange - rouge : bande noire qui va du bleu au vert Filtre magenta ou solution violette

20 IV.Application à lAstrophysique. La surface chaude des étoiles émet une lumière dont le spectre est continu. Certaines radiations de cette lumière blanche traversant latmosphère de létoile sont absorbées par des atomes qui y sont présents. On obtient le spectre dabsorption de létoile. - La couleur de létoile permet de déterminer sa température de surface. - Le document suivant représente le spectre de la lumière solaire. a)- Quel type de spectre donne la lumière émise par le Soleil ? b)- Pourquoi latmosphère du Soleil empêche-t-elle dobserver un spectre continu ? c)- Ques-ce que la photosphère ? Quelle est sa température ? d)- Quest-ce que la chromosphère ? Quelle est sa température ? e)- Expliquer pourquoi la présence des raies noires est liée à lexistence de la chromosphère. f)- Pourquoi létude des longueurs donde des raies noires a-t-elle permis de connaître la composition de la chromosphère ? g)- Quels sont les deux éléments les plus abondants (en fraction de masse) dans la composition chimique du Soleil ? a b c d e f g

21 IV.Application à lAstrophysique. La surface chaude des étoiles émet une lumière dont le spectre est continu. Certaines radiations de cette lumière blanche traversant latmosphère de létoile sont absorbées par des atomes qui y sont présents. On obtient le spectre dabsorption de létoile. - La couleur de létoile permet de déterminer sa température de surface. - Le document suivant représente le spectre de la lumière solaire. - Le spectre de la lumière émise par le soleil est un spectre continu qui va du violet au rouge.

22 IV.Application à lAstrophysique. La surface chaude des étoiles émet une lumière dont le spectre est continu. Certaines radiations de cette lumière blanche traversant latmosphère de létoile sont absorbées par des atomes qui y sont présents. On obtient le spectre dabsorption de létoile. - La couleur de létoile permet de déterminer sa température de surface. - Le document suivant représente le spectre de la lumière solaire. - Latmosphère du Soleil contient des éléments chimiques. La partie haute de latmosphère absorbe une partie de la lumière émise dans la partie basse. Il en résulte des raies dabsorption dans le spectre continu.

23 IV.Application à lAstrophysique. La surface chaude des étoiles émet une lumière dont le spectre est continu. Certaines radiations de cette lumière blanche traversant latmosphère de létoile sont absorbées par des atomes qui y sont présents. On obtient le spectre dabsorption de létoile. - La couleur de létoile permet de déterminer sa température de surface. - Le document suivant représente le spectre de la lumière solaire. - La photosphère est une fine couche de gaz de 350 km dépaisseur qui enveloppe le Soleil. Sa température est voisine de 6000 ° C à 5500 ° C.

24 IV.Application à lAstrophysique. La surface chaude des étoiles émet une lumière dont le spectre est continu. Certaines radiations de cette lumière blanche traversant latmosphère de létoile sont absorbées par des atomes qui y sont présents. On obtient le spectre dabsorption de létoile. - La couleur de létoile permet de déterminer sa température de surface. - Le document suivant représente le spectre de la lumière solaire. - On appelle chromosphère latmosphère située autour du Soleil. Son épaisseur est de lordre de 2000 km environ. Cette atmosphère est constituée de gaz sous faible pression avec des régions où la température atteint 10 4 ° C.

25 IV.Application à lAstrophysique. La surface chaude des étoiles émet une lumière dont le spectre est continu. Certaines radiations de cette lumière blanche traversant latmosphère de létoile sont absorbées par des atomes qui y sont présents. On obtient le spectre dabsorption de létoile. - La couleur de létoile permet de déterminer sa température de surface. - Le document suivant représente le spectre de la lumière solaire. - Si le Soleil ne comportait pas datmosphère, le spectre de la lumière émise serait continu. Lexistence des raies dabsorption est due à la présence dune atmosphère autour du Soleil, appelée chromosphère. Le gaz présent est principalement de lhydrogène. On trouve aussi des ions He +, Ca 2+, Fe 2+, … La partie haute de latmosphère absorbe une partie de la lumière émise dans la partie basse.

26 IV.Application à lAstrophysique. La surface chaude des étoiles émet une lumière dont le spectre est continu. Certaines radiations de cette lumière blanche traversant latmosphère de létoile sont absorbées par des atomes qui y sont présents. On obtient le spectre dabsorption de létoile. - La couleur de létoile permet de déterminer sa température de surface. - Le document suivant représente le spectre de la lumière solaire. - Un spectre démission ou dabsorption est caractéristique des atomes ou des ions. - Un spectre de raies démission ou dabsorption permet didentifier une entité chimique (atome ou ion. Cest sa carte didentité, sa signature.

27 IV.Application à lAstrophysique. La surface chaude des étoiles émet une lumière dont le spectre est continu. Certaines radiations de cette lumière blanche traversant latmosphère de létoile sont absorbées par des atomes qui y sont présents. On obtient le spectre dabsorption de létoile. - La couleur de létoile permet de déterminer sa température de surface. - Le document suivant représente le spectre de la lumière solaire. - Hydrogène et Hélium : H, He

28 Température Moyenne ° C Couleur Rouge orangée JauneBlanchebleutée ExempleBételgeuseLe SoleilSiriusRigel IV.Quelques exemples. Fin de la première partie


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