ACTIVITE 1 : Décomposition de la lumière blanche. A. Décomposition par un prisme

Transcription

1 Document élève 1/5 Nom : Prénom : Classe : Date : Physique Chimie Thème : L Univers SPECTRES D ÉMISSION ET D ABSORPTION Objectifs : Utiliser un système dispersif pour visualiser des spectres d émission et étudier l influence de la température de la source. Observer des spectres de raies Observer ou réaliser des spectres d absorption ACTIVITE 1 : Décomposition de la lumière blanche A. Décomposition par un prisme 1. Réaliser le montage ci-contre à l aide de la lanterne du coffret d optique alimentée en 12 volts, du prisme équilatéral et de l écran 2. Colorier, sur le schéma du montage, le rectangle correspondant au spectre en respectant l ordre des couleurs. 3. Quelle est la lumière colorée la plus déviée? 4. Quelle est la lumière colorée la moins déviée? 5. Remplacer la lanterne du coffret par le laser rouge. Qu observez-vous? Compléter la conclusion ci-dessous avec les mots suivants : dispersif, violet (2 fois), rouge (2 fois), bande, décomposer, spectre, blanche, polychromatique, continue, laser, monochromatique, raie colorée, longueur d onde, base - Un prisme permet de la lumière émise par une lampe à incandescence et d'en obtenir le : le prisme constitue un système. - Le spectre de la lumière blanche est constitué d'une colorée s étendant du au : la lumière blanche est une lumière. - Un prisme dévie la lumière vers sa. Il dévie davantage le que le. - Le spectre de la lumière du est constitué d une unique sur un fond noir : la lumière émise par le laser est. La raie colorée émise est caractérisée par un nombre : qui s exprime en nanomètre (nm) PIERRON 2011 Spectres d émission et d absorption (page 1)

2 Document élève 2/5 B. Décomposition par un réseau Après avoir observé le spectre réalisé sur l écran pour toute la classe, dessiner dans le rectangle de droite du schéma ci-contre le spectre de la lumière blanche obtenu par action du réseau. Compléter la conclusion suivante avec les mots ci-après : réseau, lumière blanche, rouge, violet, spectre Un permet d obtenir le de la. Par rapport à la fente centrale, la couleur la plus déviée est le et la moins déviée le, contrairement au prisme. ACTIVITE 2 : spectre d émission d un corps chauffé 1. La lampe à incandescence de la lanterne du coffret d optique est alimentée normalement en 12 V alternatif. La température du filament en tungstène est très élevée, la lumière obtenue est blanche. 2. Mettre en place la fente fine, puis le réseau sur la lanterne du coffret d optique. 3. Observer sur l écran, le spectre formé par le réseau. 4. Alimenter la lampe en 6 V alternatif. Le filament est alors moins chaud que précédemment. Observer l aspect du spectre. 5. Dessiner l'allure du spectre dans chaque cas sur les schémas proposés ci-dessous : - Quand le filament est très chaud : - Quand le filament est moins chaud : PIERRON 2011 Spectres d émission et d absorption (page 2)

3 Document élève 3/5 Compléter la conclusion ci-dessous avec les mots suivants : bleu-violet, température, chaud, continu, élevée, couleur, blanche, rouge au violet, rouge au jaune, rouge-orangé Un corps dense (solide - gaz sous forte pression) et émet de la lumière. Le spectre d'émission du corps chaud est et d'autant plus riche en couleurs que sa température est. La de la lumière émise par le corps chauffé peut donc nous renseigner sur sa Lorsque la lumière émise est, le spectre présente toutes les couleurs du. Lorsque la lumière émise est, le spectre présente les couleurs allant du Application : La couleur des étoiles À l aide de la conclusion précédente, complétez le texte ci-dessous : Bételgeuse, qui est une étoile rouge, est plus que Rigel qui est une étoile bleue. L analyse du spectre permet d accéder à de l étoile. ACTIVITE 3 : les spectres de raies d émission 1. Observer, à l aide d un spectroscope, les lumières émises par les lampes à vapeur de sodium et de mercure 2. Attribuer à chaque élément les spectres d émisssion représentés ci-dessous. Précisez la couleur de chacune des lumières observées à l œil nu. Indiquez si la lumière émise par les lampes est monochromatique ou polychromatique Spectre A Spectre B PIERRON 2011 Spectres d émission et d absorption (page 3)

4 Document élève 4/5 3. Sur l axe ci-dessous, placer la raie spectrale émise par le sodium sachant que sa longueur d onde vaut λ = 589 nm (en réalité le sodium émet deux raies spectrales très proches mais le spectroscope utilisé ne permet pas de les séparer) nm Sur l axe ci-dessous, placer les raies spectrales émises par le mercure sachant que leurs longueurs d onde valent : λ 1 = 436 nm ; λ 2 = 546 nm ; λ 3 = 576 nm ; λ 4 = 623 nm ; λ 5 = 690 nm nm ACTIVITE 4 : les spectres d absorption 1. À l aide du matériel déjà utilisé à l activité 1, réaliser le montage cicontre en intercalant une cuve parallélépipédique contenant une soution soit de permangante de potassium, soit et de sulfate de cuivre (II) entre le prisme et l écran. 2. Observer le spectre obtenu et à attribuer à chaque solution son spectre d absorption dans les deux cidessous. Spectre C Spectre D 3. Pourquoi appelle-t-on ces spectres des spectres d absorption? PIERRON 2011 Spectres d émission et d absorption (page 4)

5 Document élève 5/5 4. À partir du spectre de la solution utilisée, justifier sa couleur. 5. On donne ci-dessous les spectres d absorption des éléments sodium et mercure. En justifiant votre choix, attribuer le bon spectre au bon élément. Spectre E Spectre F 6. Application On donne ci-contre deux spectres mettant en œuvre la vapeur d hydrogène a. Comment distinguer un spectre de raies d émission d un spectre de raies d absorption? b. Comment un spectre caractérise-t-il un élément chimique? 7. Conclusion Compléter la phrase ci-dessous : Un élément chimique les radiations lumineuses qu il est par ailleurs capable. Ces radiations sont de cet élément. Remarque : une application de cela est la connaissance de la chromosphère des étoiles qui sera étudiée dans le TP suivant. PIERRON 2011 Spectres d émission et d absorption (page 5)