Spectres lumineux. L étude des spectres lumineux permet d évaluer la température des astres ainsi que de connaître leur composition chimique.

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1 TP Physique N 6 Spectres lumineux L étude des spectres lumineux permet d évaluer la température des astres ainsi que de connaître leur composition chimique. Poste N 1 : Matériel: source lumineuse, fente, lentille, prisme, réseau, spectroscope portatif. Un réseau est une surface transparente qui comporte un grand nombre de traits parallèles (plusieurs centaines par mm) et sont très fragiles. Manipulation: Placer le prisme dans le faisceau de la lumière blanche de manière à obtenir son spectre. Schéma du montage: Spectre obtenu: Remplacer le prisme par un réseau. Observer et schématiser l expérience. Schéma: Spectre: Quels sont les points communs ainsi que les différences entre les deux spectres? Les deux spectres sont continus, mais les spectres obtenus avec le réseau sont plus larges et il y a un axe de symétrie au centre. Le prisme et le réseau sont des systèmes DISPERSIF. Ils permettent d obtenir le spectre de la lumière. Poste N 2 : Matériel : spectroscope portatif, lampe à incandescence dans laquelle on fait circuler un courant d intensité variable. Manipulation : On fait varier l intensité du courant circulant dans la lampe. Quelle est la couleur de la lumière émise par la lampe lorsque l intensité est faible? Plus forte? La lampe apparaît rouge -orange Comment varie la température du filament de la lampe lorsque l intensité du courant qui la traverse augmente? Lorsque l intensité augmente la température du filament augmente. Décrire l évolution du spectre obtenu à l aide du spectroscope portatif lorsque la température du filament augmente. Quelles radiations apparaissent progressivement?

2 Dans un premier temps le rouge apparaît puis le jaune et la lumière blanche Représenter les spectres obtenus lorsque l intensité est minimale puis maximale. Poste N 3 : Matériel : lampe spectrale, fente, lentille, prisme et écran. Les lampes spectrales contiennent des gaz qui, lorsqu ils sont portés à haute température ou lorsqu ils subissent des décharges électriques émettent de la lumière. Expérience : Observer et dessiner le spectre obtenu. Lampe spectrale Couleur de la lumière Spectre observé (dessinez-le) Lampe à vapeur de sodium Jaune orange Lampe à vapeur de mercure (cf livre page 236 ) Blanc bleu Comparer ces spectres à ceux de la lumière blanche. Quelles différences présentent-ils? Les spectres sont discontinus. On observe des raies De quoi dépendent ces spectres? Ces spectres dépendent de la source lumineuse Le spectre d une lampe spectrale n est pas _continu. Il est constitué de _raies colorées (ou bandes monochromatiques ). On l appelle spectre d _émission. Il constitue la carte d identité de l élément chimique. Application : Observer à l aide d un spectroscope portatif le spectre d un tube fluorescent. Le comparer à celui d une lampe à vapeur de mercure. Tube fluorescent lampe à mercure Poste N 4 : Matériel : Rétroprojecteur sur lequel on a disposé une feuille de papier avec une ouverture ; un réseau et des cuves contenant des solutions à étudier.

3 Manipulation : Mettre le rétroprojecteur en marche et effectuer les réglages de manière à obtenir une image nette de la fente sur le mur. Déposer ensuite la cuve contenant la solution à étudier sur la fente de manière à ce que celle-ci masque la moitié de la fente. Comparer les deux spectres obtenus et les représenter. Solution de permanganate de potassium: Référence : Solution : Solution de sulfate de cuivre: Que sont devenues les radiations absentes dans le spectre de la solution étudiée? Les radiations absentes sont absorbées par les solutions Comment peut-on expliquer la couleur de la solution à partir de son spectre? La couleur de la solution est le mélange de toutes les lumières colorées qui ne sont pas absorbées par la solution Poste 5 : Ce document nous indique que la lumière peut être modifiée par le milieu qu elle traverse. Un gaz chaud peut ainsi absorber certaines radiations monochromatiques lorsqu il est éclairé par de la lumière blanche. A l aide d un réseau et d une lentille, le spectre de la lumière blanche fournie par une puissante lampe à incandescence peut être projeté sur un écran et on obtient alors : Sur le trajet da la lumière, on interpose la flamme d un bec bunsen où l on place un morceau de sodium. Lorsque la lampe est éteinte, on observe sur l écran : Puis, lorsqu elle est allumée, on observe sur l écran : Comparer le spectre de la lumière blanche au spectre obtenu sur l écran par le sodium enflammé lorsque la lampe est allumée. Le sodium donne un spectre de raie, contrairement à la lumière blanche qui a un spectre continue

4 Comparer le spectre donné par le sodium enflammé lorsque la lampe est allumée au spectre obtenu sur l écran par le sodium enflammé lorsque la lampe est éteinte. Le sodium émet la lumière qu il est capable d absorbée En vous aidant de votre livre, estimer la longueur d onde des deux raies principales présentes sur le spectre donné par le sodium. Le sodium absorbe à 589,0 nm et 589,6 nm Remplir le texte suivant en utilisant les informations précédentes et en vous aidant des renseignements du livre p 239 ( 3.1) ). Un gaz chauffé et éclairé par de la lumière blanche absorbe certaines radiations. Le spectre obtenu est un spectre de _raies d _absorption. Il comporte des bandes noires dont les longueurs d onde sont égales à celles présentes dans le spectre du même gaz. Une entité chimique ne peut donc absorber que les radiations qu elle est capable d _émettre. Le gaz doit être éclairé par de la lumière contenant toutes les radiations visibles, c est à dire par de la lumière blanche. Nous avons obtenu - des spectres parmi lesquels nous pouvons distinguer les spectres continus et les spectres de raies. - des spectres parmi lesquels nous pouvons distinguer les spectres de raies et les spectres de bandes. POSTE N 2 Nous avons obtenu - des spectres parmi lesquels nous pouvons distinguer les spectres continus et les spectres de raies. - des spectres parmi lesquels nous pouvons distinguer les spectres de raies et les spectres de bandes.

5 POSTE N 2 Nous avons obtenu - des spectres parmi lesquels nous pouvons distinguer les spectres continus et les spectres de raies. - des spectres parmi lesquels nous pouvons distinguer les spectres de raies et les spectres de bandes. POSTE N 2

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