Spectre solaire

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


Voici un extrait du livre d’André Brahic et Isabelle Grenier, Lumières d’étoiles.

La lumière blanche mélange toutes les couleurs de l’arc-en-ciel. Comme on passe continûment d’une couleur à une autre en changeant graduellement de nuance, on dit que la lumière blanche possède un spectre continu. C’est le cas de la lumière émise par un corps chaud qui contient toutes les couleurs à des doses différentes. Plus la température est forte, plus la couleur dominante se déplace du micro-onde vers les X. Mais les astronomes ont remarqué dès le xviiie siècle la présence de fines bandes noires dans la lumière solaire. Il manque des couleurs très précises et spécifiques, comme si elles ne nous étaient pas parvenues. Après quelques tâtonnements, ils ont compris que ces raies sombres trahissaient la présence d’éléments chimiques sur le trajet des rayons lumineux. Joseph von Fraunhofer fut le premier en 1814 à observer ces disparitions de lumière et à les attribuer à un phénomène d’absorption par un gaz situé entre la source d’émission et l’observateur...

André Brahic et Isabelle Grenier,
Lumières d’étoiles, Les couleurs de l’invisible, Odile Jacob, 2008.

1. Donner les valeurs limites des longueurs d’onde dans le vide du spectre visible en précisant les couleurs concernées.

2. Quelle est la relation entre la longueur d’onde dans le vide d’une radiation et sa fréquence ? Préciser les unités.

3. On donne les fréquences des micro-ondes,  Hz, et des rayons X,  Hz. Calculer l’ordre de grandeur des longueurs d’onde correspondantes dans le vide.

4. Indiquer en le justifiant laquelle de ces deux radiations est la plus énergétique.

5. « Joseph von Fraunhofer fut le premier en 1814 à observer ces disparitions de lumière ». Voici une partie du spectre qu’il a observé, où l’on peut voir des raies noires sur un fond coloré continu, nommées A, B, C, D, E, F1, F1, G, H et I.

Les raies observées ci-dessus sont-elles des raies d’émission ou d’absorption ?

6. On donne les longueurs d’onde d’émission de quelques éléments.

Élément chimique

Longueur d’onde (en nm) de certaines raies caractéristiques

hydrogène H

410,1

434,0

486,1

656,3

   

hélium He

447,2

471,3

492,2

501,6

587,6

667,8

sodium Na

589,0

589,6

       

Quels sont les éléments que l’on peut retrouver dans les couches superficielles du Soleil ? Justifier.

Voir le paragraphe I-3 du cours.

Données :  ;  ; .