Chapitre 6 La lumière des étoiles Physique

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1 Chapitre 6 La lumière des étoiles Physique Introduction : On ne peut ni aller sur les étoiles, ni envoyer directement des sondes pour les analyser, en revanche on les voit, ce qui signifie qu'on reçoit de la lumière qui a été émise par les étoiles. Combien de temps met-elle pour nous parvenir? Comment analyser cette lumière? Quelles informations cela peut-il nous apporter? I- «Voir loin c est voir dans la passé» 1) Rappels sur la propagation de la lumière Dans le vide et dans les milieux transparents homogènes (= identiques en tout point), la lumière se propage en ligne droite et à vitesse constante. Vitesse de la lumière dans le vide ou dans l air : TP 14 : Simulation de voyage dans le système solaire 2) L année-lumière a- Définition p.112 : noter la définition (à connaître parfaitement) b- Valeur Déduire de la définition le calcul permettant de calculer la valeur d une année lumière en m. (calcul à savoir refaire) c- Signification Exemple 1 : Proxima du Centaure est l étoile la plus proche du système solaire.elle est située à environ 4,2 années-lumière de la Terre. a- Qu est-ce que cela signifie? b- Exprimer cette distance en m.

2 c- Expliquer l expression «voir loin c est voir dans le passé». Exemple 2 : ex.n 18 p.115 Exemple 3 : Les astrophysiciens ont détecté autour de l étoile Gliese 581, une exoplanète réunissant toutes les caractéristiques considérées comme indispensables à l apparition d une éventuelle forme de vie. Cette étoile se situe à environ d = 1, km. a- Calculer de 2 manières différentes le temps que met la lumière à nous parvenir de Gliese 581 en a.l. 1 ère méthode : convertir la distance en année lumière et conclure. 2 ème méthode : calculer le temps mis par la lumière en seconde, convertir en années et conclure. b- Supposons qu il existe une vie intelligente sur cette planète et qu on envoie aujourd hui un signal lumineux aux extra-terrestres. Dans combien de temps arrivera le message? c- En supposant que les ET répondront tout de suite, dans combien de temps recevrons nous la réponse?

3 II- Analyse de la lumière Pour analyser la lumière émise par une source, il faut utiliser un système dit dispersif comme un prisme (expérience prof) ou un réseau (utilisé en TP). 1) Action d un prisme sur la lumière laser (expérience prof) Schéma de l expérience (vue de haut) : Observation : 2) Action d un prisme sur la lumière laser blanche Schéma de l expérience (vue de dessus) : Observations : 3) A retenir La lumière laser n'est composée que d'une seule couleur, on dit que c'est une lumière. La lumière blanche est composée de plusieurs couleurs, on dit que c'est une lumière La décomposition d une lumière en ces différentes couleurs représente son.. A chaque couleur correspond à une radiation monochromatique (ou onde électromagnétique) caractérisée par sa.. notée λ (lambda). λ est une longueur : unité SI mètre (m) unité usuelle pour la lumière visible nanomètre (nm) 1 nm = 10-9 m

4 Livre p. 129 : Spectre de la lumière visible 400 nm < λ < 800 nm (environ)

5 III- Spectre d émission et d absorption Voir TP 15 1) Spectres d émission

6 2) Spectres d absorption

7 IV- Application à l astrophysique Une étoile est une énorme boule de gaz très chaud et très condensé, entourée d une enveloppe de gaz à faible pression (atmosphère). Exemples de spectres de la lumière venant d une étoile : (ou livre p. 137) Décrire ces spectres. Que peut-on en déduire?

8 Description : En fond on reconnait le spectre continu caractéristique d un corps chaud. Sur ce fond continu on voit des raies noires d absorption. Quelles informations peut-on en déduire? Le fond continu nous renseigne sur la température de la surface de l étoile (= photosphère). Les raies d absorption nous renseignent sur la composition chimique de l enveloppe gazeuse qui entoure l étoile.

9 V- Pourquoi le prisme dévie et disperse la lumière? 1) Loi de Snell-Descartes Voir TP 16 Définition : indice d un milieu : c : vitesse de la lumière dans le vide ( c 3, m.s -1 ) v : vitesse de la lumière dans le milieu Lois de Snell-Descartes pour la réfraction : 1 ère loi : 2 ème loi : Remarque : le rayon réfracté «passe» de l autre côté de la normale :

10 Application : Milieu 1 : de l air Milieu 2 : de l eau i 1 = 40 i 2?

11 2) Que se passe-t-il dans le prisme? Déviation : Quand la lumière change de milieu elle est déviée ou réfractée dans le prisme il y a 2 changements de milieux successifs, donc 2 réfractions La lumière est déviée par le prisme. Dispersion : Si les couleurs sont séparées c est qu elles ne sont pas déviées de la même façon. Cela signifie que l indice du prisme dépend de la longueur d onde des radiations. Donc, les différentes couleurs de se propagent donc pas à la même vitesse dans le verre ou le plexiglas. Ces milieux sont dits dispersifs.