Expliquer les caractéristiques du spectre solaire

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Fiches
Classe(s) : 1re S | Thème(s) : Sources de lumière colorée


Rappels de cours

1 Le spectre du Soleil

► Le spectre du Soleil est constitué d’un fond continu sur lequel on trouve de nombreuses raies noires d’absorption .

► Le fond continu correspond au spectre du rayonnement d’origine thermique de la surface solaire (la photosphère).

à noter Le spectre solaire observé depuis le sol terrestre présente également quelques raies d’absorption dues à l’atmosphère terrestre.

► Les raies noires d’absorption sont dues aux entités chimiques présentes dans l’atmosphère du Soleil (chronosphère) qui absorbent sélectivement certaines radiations émises par la photosphère.

2 Le profil spectral du Soleil

► Le profil spectral est la courbe donnant l’évolution de l’intensité lumineuse en fonction de la longueur d’onde.

► On constate que, pour le Soleil, cette courbe présente un maximum pour une longueur d’onde d’environ λmax=500nm dans le vide. Si on assimile le Soleil à un corps noir, on peut déterminer la température de surface du Soleil en appliquant la loi de Wien  : λmax×T=cteT=Cteλmax

soit T=2,898×103500×109=5,80×103K.

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► Les minima d’intensité lumineuse qui apparaissent sur le profil spectral correspondent aux raies noires d’absorption. Ils permettent de déterminer la composition chimique de l’atmosphère solaire.

Méthode

Déterminer la composition chimique de l’atmosphère du Soleil

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Longueurs d’onde dans le vide de quelques raies d’émission (en nm) :

Atome ou ion

Longueurs d’onde (en nm)

Hydrogène

410,2

434,0

486,1

656,2

Fer

358,1

382,0

466,8

527

Sodium

589,0

589,6

Ion calcium

393

397

À l’aide du spectre du Soleil et du tableau ci-dessus, identifier les atomes et les ions présents dans l’atmosphère du Soleil.

Solution

attention ! L’axe des longueurs d’onde est gradué tous les 50 nm.

On associe tout d’abord pour chaque raie une longueur d’onde dans le vide :

raie 1 : λ1=397nm ; raie 2 : λ2=433nm ;

raie 3 : λ3=486nm ;

raie 4 : λ4=527nm ; raie 5 : λ5=590nm.

Coup de pouce 
On recherche dans le tableau de données la longueur d’onde la plus proche car la lecture de λ sur le spectre solaire n’est pas précise.

On recherche ensuite dans le tableau l’atome ou l’ion chimique présentant une raie d’émission correspondant à chaque longueur d’onde :

λ1=397nm : ion calcium ; λ2=433nm : hydrogène ; λ3=486nm : hydrogène ; λ4=527nm : fer ; λ5=590nm : sodium.