BUT : COMPETENCES : 1. Spectres de quelques sources lumine

Observer 4
DEVINE D’OU VIENT LA LUMIERE (CONSIGNES)
2. Spectres et température
BUT :
Utiliser un spectroscope pour étudier
é
les spectres de différentes sources lumineuses
Utiliser la loi de Wien
Comprendre l’origine de la couleur des étoiles
COMPETENCES :
APP
REA
Trier, classer et synthétiser l'information
Observer et décrire les phénomènes
Elaborer, choisir et utiliser un modèle adapté
ANA
AUT
APP3
REA5
ANA2
Des animations et documents utilse seront disponibles par l’intermédaire de l’ENT puis
Ressources/Cours en ligne/Physique Chimie 1S
1. Spectres de quelques sources lumineuses
1.1. Observation des spectres
En utilisant le spectroscope à réseau, il faudra observer le spectre de six sources lumineuses.
lumineuses
Pour la LED blanche, réaliser le montage ci
ci-dessous en commençant par régler la tension
délivrée par le générateur variable entre 5,5 et 6,0 V
ATTENTION IL NE FAUDRA PAS DEPASSER 6 V
Lampe Fluo
-Lampe
compacte
-Ecran plat LCD
(page blanche)
RP
-flamme d’une
-Lampe à
-Veilleuse
Veilleuse orange
bougie
incandescence
Identifier dans la "banque de spectres" le spectre de chaque source lumineuse observée. Pour
cela, noter au crayon à coté de la banque de spectre, le numéro de la source qui semble
correspondre
APPEL
Appeler le professeur pour qu’il valide ou en cas de difficulté
Après validation, découper
écouper et coller dans le tableau de la feuille bilan.
- LED blanche
1.2. "Caractérisation"
" des spectres
Compléter le tableau de la feuille bilan en :
Caractérisant le spectre avec les termes continu ou raies ou bandes.
En identifiant, pour les spectres de raies, l’élément responsable des raies d’émission.
(ATTENTION : si plusieurs éléments peuvent intervenir, UN SEUL, à chaque fois doit être
identifié)
Il faut pour cela comparer les spectres observés à ceux disponibles dans une "banque de
données" présentant des spectres d’émissions d’éléments chimiques
(ENT , lien n°1 : http://www.ostralo.net/3_animations/swf/spectres.swf)
Les éléments recherchés se limiteront aux suivants:
hydrogène (H), hélium (He),
), néon (Ne),
(
sodium (Na), chlore (Cl),
), argon (Ar),indium
(
(In) et
mercure (Hg).
Réglages : choisir "Raies
Raies de l’atome
l’atome". Régler "Intensité du fond"" au minimum et ne pas
hésiter à faire varier le curseur "Intensité
"
des raies":: pour obtenir des spectres ressemblant à ceux
observés.
Le montage ci-contre permet, en faisant varier la tension aux
bornes de la lampe, de faire varier l’intensité du courant qui traverse le
filament en tungstène de la lampe
ATTENTION IL NE FAUDRA PAS DEPASSER 12 V
Atteindre la tension 12 V. Tout en observant le spectre de la lumière
émise, diminuer la tension aux bornes de la lampe pour faire varier sa
luminosité de son maximum à son minimum. Observer le spectre de la
lumière dans ces deux cas extrêmes.
Identifier dans la "banque de spectres". Découper et coller dans le tableau de la feuille bilan.
Répondre à la question du paragraphe 2 de la feuille bilan.
Vérifier (ou reformuler) la réponse en consultant par l’ENT l’animation disponible par le lien
n°2 : www.ostralo.net/3_animations/swf/spectres_temperature.swf
3. Loi de Wien
Ouvrir par l’ENT l’animation disponible par le lien n°3 : http://www.jf-noblet.fr/noir2/noir3.htm
Entrer, successivement, dans le cadre
les différentes valeurs de T figurant
dans le tableau de la feuille bilan.
Une fois la valeur entrée, VALIDER,
dans le cadre , une courbe doit
apparaître, elle représente la puissance
rayonnée en fonction de la longueur
d’onde.
Repérer le maximum de la courbe.
Un double clic à l’endroit repéré fait
apparaître dans le cadre la valeur de
la longueur d’onde correspondante. Noter dans le tableau de la feuille bilan.
Télécharger le fichier Excel Wien (ENT), enregistrer dans Mes espaces …/Mes devoirs.
Entrer dans la troisième colonne (λ) les valeurs mesurées
APPEL
Appeler le professeur pour qu’il constate ou en cas de difficulté
Répondre aux questions du paragraphe 3 de la feuille bilan.
lien n°4 : https://fr.wikipedia.org/wiki/Loi_du_d%C3%A9placement_de_Wien
4. Application de la loi de Wien
4.1. Calculer la longueur d’onde maximale λmax émise par les étoiles représentées sur la figure 1
du document (ENT : Document paragraphe 4) et compléter le tableau 1 du paragraphe 4 de la
feuille bilan.
4.2 A l’aide des résultats précédents retrouver à quelle étoile correspondent chacun des spectres
représentés sur la figure 2 du document.
4.3 Compléter le tableau 2 du paragraphe 4 de la feuille bilan.
Observer
4
Observer
4
DEVINE D’OU VIENT LA LUMIERE
(DOCUMENTS)
DEVINE D’OU VIENT LA LUMIERE (BILAN)
1. Spectres de quelques sources lumineuses
- LED blanche
type :
élément :
4. Application de la loi de Wien
-Lampe Fluo compacte
type :
élément :
Figure 1
-Ecran plat LCD
type :
élément :
-flamme d’une bougie
type :
élément :
-Veilleuse orange
type :
élément :
-Lampe à incandescence
type :
élément :
400 nm
500 nm
600 nm
700 nm
800 nm
500 nm
600 nm
700 nm
800 nm
2. Spectres et température
maximum de
luminosité
(température haute)
minimum de
luminosité
(température basse)
Figure 2
Etoile 1
Etoile 2
Etoile 3
400 nm
Que remarque-ton
ton concernant le spectre lorsque la température du filament augmente ?
3. Loi de Wien
T (K)
3 000
λmax (m)
4 000
5 000
6 000
7 000
9 000
11 000
15 000
19 000
3.1. Le résultat obtenu par les "mesures" est il en accord avec ce qui figure dans le lien n°4. Argumenter
3.2. Recopier l’expression de la loi de Wien
3.3. Correspondance entre les échelles de température en kelvin (K) et en degré celsius (°C)
4. Application de la loi de Wien
Tableau 1
Classe O
Classe B
Classe A
Classe F
Classe G
Classe K
Classe M
Etoile
Lambda Orionis
Rigel
Sirius
Procyon
Soleil
Arcturus
Antarès
T (K)
30000
20000
10000
7000
5500
4000
2500
λmax (nm)
4.2.
Etoile 1 :
4.3
Tableau
2
Etoile 2 :
Objet
Corps humain
Terre
Nuage moléculaire
Fond cosmologique
REA
Température
37°C
25 °C
– 253 °C
– 270 °C
Etoile 3 :
Longueur d’onde λmax (m)
ANA
Domaine spectral
APP
Observer
4
DEVINE D’OU VIENT LA LUMIERE
(B
BANQUE DE SPECTRES)