TEMPÉRATURE DE SURFACE D'UNE ÉTOILE

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1 TEMPÉRATURE DE SURFACE D'UNE ÉTOILE Compétences mises en jeu durant l'activité : Compétences générales : Etre autonome S'impliquer Elaborer et réaliser un protocole expérimental en toute sécurité Compétence(s) spécifique(s) : Savoir qu'un corps chaud émet un rayonnement continu, dont les propriétés dépendent de la température. Interpréter le spectre de la lumière émise par une étoile en terme de température de surface. I. But Mettre en évidence expérimentalement la les variations du spectre d'un corps chaud en fonction de sa température. Déterminer la température de surface d'une étoile à l'aide de son spectre. II. Introduction (s'approprier) L'étoile Sirius de la constellation du Grand Chien est une étoile blanche, les étoiles Rigel et Bételgeuse de la constellation d'orion sont des étoiles respectivement bleue et rouge. Pourquoi les étoiles n'apparaissent-elles pas toutes de la même couleur

2 III. Documents III.1. Doc.1 : Le spectre de la lumière blanche (s'approprier) On appelle spectre de la lumière, l'ensemble des radiations (lumières colorées) dont elle est constituée. La lumière blanche est constituée de l'ensemble des radiations visibles par œil (toutes les couleurs). Une radiation est caractérisée par sa longueur d'onde λ dans le vide. Spectre de la lumière blanche III.2. Doc.3 : Profil spectral d'un corps Le profil spectral d un corps est la courbe représentant l intensité de la lumière émise par ce corps en fonction de la longueur d onde pour une température donnée. Profils spectraux d'un corps chaud pour différentes températures

3 III.3. Doc.2 : Unités de longueur et de température Le kelvin (noté K) est une unité de température : T(K) = θ( C) Avec T la température en kelvin et θ la température en degré celsius. L'angstrom (noté A) est une unité de longueur : 1 A = 0,1 nm = m IV. Etude préliminaire (s'approprier, analyser) 1. D'après le Doc.2, un corps à une température de 6000 K émet-il toute les couleurs? 2. Même question pour un corps à une température de 3000 K. Appel du professeur V. Etude de la lumière émise par un corps chaud V.1. Manipulations (analyser, réaliser) A l'aide du matériel disponible, élaborer et noter un protocole expérimental permettant de vérifier qualitativement les informations du Doc.2. Une fois validé par votre professeur, réaliser votre protocole. Faire le schéma de la manipulation et noter vos observations. V.2. Exploitation des résultats (analyser, valider) Comment varie le spectre de la lumière émise par une ampoule en fonction de sa température? Expliquer alors la variation de couleur perçue. Vos observations sont-elles cohérentes avec vos réponses aux questions 1. et 2. de l'étude préliminaire? Commenter.

4 VI. Application aux étoiles (analyser, valider) 1. A l'aide des profils spectraux donnés, classer ces 4 étoiles de la plus froide à la plus chaude. 2. Déterminer la couleur de ces 4 étoiles. 3. Quelle autre particularité présente tous ces profils spectraux? Pour les plus curieux... Classes spectrales

5 Profil spectral de Rigel Profil spectral de Bételgeuse

6 Profil spectral du Soleil Profil spectral de Sirius