ACTIVITÉ EXPÉRIMENTALE


2
Le spectre du Soleil




Synthèse de l'activité

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Expliquer en quelques lignes de quelle manière les astrophysiciens déterminent la composition atmosphérique des étoiles.

Données

Entités chimiques Longueurs d’onde de raies caractéristiques (en nanomètre)
He\mathrm{He} 388,9 447,1 586,5 706,5
Fe\mathrm{Fe} 430,8 440,3 527,0 532,6 649,5
Li\mathrm{Li} 497,1 610,3 670,8
Na\mathrm{Na} 516,2 562,1 589,0 589,6
Ca\mathrm{Ca} 458,1 526,3 560,1 616,3
Ca+\mathrm{Ca}^{+} 393,4 396,8 501,4 530,7 545,8



Doc. 1
Le spectre de Fraunhofer

Le spectre du Soleil est appelé spectre de Fraunhofer en hommage à Joseph von Fraunhofer (1787-1826) qui en a étudié les caractéristiques. Celui-ci présente un fond coloré correspondant à l’émission de lumière par un corps chaud, ponctué des raies noires dues à l’absorption de certaines radiations lumineuses par des entités chimiques présentes dans l’atmosphère du Soleil.


Le spectre de Fraunhofer

Par intuition

L’atmosphère d’une étoile est-elle composée des mêmes gaz présents dans l’atmosphère de la Terre ?

Doc. 2
Les raies de l’hydrogène

Certaines raies d’absorption du Soleil sont dues à la présence d’atomes d’hydrogène dans l’atmosphère du Soleil. Ces raies caractéristiques ont pour longueur d’onde :

λ1=\lambda_{1}= 410,2 nm ; λ2=\lambda_{2}= 434,0 nm ; λ3=\lambda_{3}= 486,1 nm et λ4=\lambda_{4}= 656,3 nm.

À quelques 150 000 000 km de nous, le Soleil nous paraît inaccessible. Pourtant, il nous envoie des informations sur sa composition à chaque seconde.

➜ Comment déterminer la nature des entités chimiques présentes dans l’atmosphère du Soleil ?

Questions

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1. Doc. 1 et 2 Mesurer pour chaque longueur d’onde λn\lambda_{\mathrm{n}} la distance, notée xnx_{\text{n}}, entre le bord gauche du spectre de Fraunhofer et les raies d’absorption de l’atome d’hydrogène et représenter graphiquement l’évolution de λ\lambda en fonction de xx.
Lancer le module Geogebra

2. Modéliser la courbe par un modèle affine λ(x)=ax+b\lambda(x)=\text{a} \cdot x+\text{b} avec a\text{a} et b\text{b} à déterminer.
Lancer le module Geogebra

3. Doc. 1 À l’aide de la relation obtenue, déterminer les longueurs d’onde des raies caractéristiques K, H, G, E et les deux D.


4. En déduire la composition de l’atmosphère du Soleil à partir des raies caractéristiques d’entités chimiques fournies.

Compétences

APP : Extraire l'info utile sur des supports variés

COM : Rédiger un compte rendu avec un vocabulaire rigoureux

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