Classe de Seconde Physique Thème abordé : Lumière et spectres

Classe de Seconde
Physique
Thème abordé : Lumière et spectres
Pré-requis
✔ Structure de l'atome
✔ Conversion
✔ Ordre de grandeur
Rappel leçon : Les différentes sources de lumière
Exercice 1
Une lampe ordinaire (filament de tungstène) est regardée par un observateur qui met un
prisme devant son œil.
1) Que voit-il ? Pourquoi ?
2) Que peut-on dire du filament de la lampe ?
3) Qu’est-ce qui permet le chauffage du filament ?
Rappel leçon : Dispersion
Exercice 2
Le polycarbonate est un matériau transparent (verre organique) permettant d’obtenir des
verres de lunette d’une extrême légèreté .Un rayon lumineux issu d’une source laser se propage
dans l’air et vient frapper la surface d’un bloc de polycarbonate.
1) Reproduire et compléter le schéma ci-dessus en indiquant le point d’incidence, en dessinant
la normale à la surface de séparation des deux milieux et en donnant à l’angle d’incidence la
valeur 35 °.
2) L’angle de réfraction observé dans le matériau a pour valeur 21 °. Représenter sur le schéma
le trajet de la lumière dans ce matériau.
3) Donner l’expression de la deuxième loi de DESCARTES.
4) Exprimer l’indice n 2 du matériau et en déduire sa valeur.
5) l'angle de réfraction pour un nouveau rayon avec le même angle d'incidence est de 18°. A
votre avis, la longueur d'onde du nouveau rayon est supérieur (ou inférieur) à l'ancien ?
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Rappel leçon : Les spectres
Exercice 3
On appelle parfois néons, les tubes fluorescents utilisés dans les salles de classe. Ces tubes
contiennent-ils du néon ? Pour le savoir, on a analysé avec un spectroscope la lumière qu’ils
émettent ; le spectre est le suivant :
De quel type est le spectre de la lumière émise par le « néon » ?
1) Quelle information donne-t-il sur la nature du contenu du tube ?
2) Quelle(s) entité(s) chimique(s) est (sont) présente(s) dans le tube ?
3)Comment devrait-on appeler ces tubes ?
Données : longueurs d’onde ( en nm) des raies d’émission de différents gaz :
Néon
439
583
618
640
660
Argon
416
420
435
476
487
Krypton
466
474
476
557
587
Mercure
405
436
546
577
615
Exercice 4
On effectue un spectre de flamme en introduisant un échantillon d’une espèce chimique dans
la flamme d’un bec bunsen et en analysant la lumière émise à l’aide d’un prisme. Lors d’une
première expérience, on réalise le spectre de l’espèce chimique chlorure de sodium. Le spectre fait
apparaître une intense raie jaune de longueur d’onde λ = 590 nm. Lors d’une seconde expérience,
on réalise le spectre de l’espèce chimique sulfate de sodium.
Le spectre fait apparaître la même raie : λ = 590 nm.
1) Comment appelle-t-on les spectres obtenus ?
2) Que peut-on déduire de l’origine de la lumière émise ?
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Exercice de synthèse
Exercice 5
Sur une encyclopédie, on relève les valeurs des longueurs d’onde des raies du spectre de la
lumière solaire, appelé spectre de FRAUNHOFER.
H
Ca
Fe
H
Fe
410,1 nm
422,7 nm
430,7 nm
434,0 nm
516,7 nm
Mg
Fe
Na
H
O
517,2 nm
526,9 nm
589 nm
656,2 nm
586,9 nm
1)Les raies dont les longueurs d’onde sont données ci-dessus, sont-elles des raies d’émission
ou d’absorption ?
2)Quelle est la longueur d’onde de la raie du magnésium ?
3)Comment explique-t-on la présence de ces raies ?
4)Quelles sont les longueurs d’onde des radiations que l’on peut trouver dans la lumière
émise par une lampe à hydrogène ?
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