Thème : Observer Activité expérimentale n 1 «Ondes et particules, des supports d'information»

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Josephine Larochelle
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Lycée Joliot Curie à 7 PHYSIQUE - Chapitre I Classe de Ter S Thème : Observer Activité expérimentale n 1 «Ondes et particules, des supports d'information» Objectifs : Extraire et exploiter des

1 Lycée Joliot Curie à 7 PHYSIQUE - Chapitre I Classe de Ter S Thème : Observer Activité expérimentale n 1 «Ondes et particules, des supports d'information» Objectifs : Extraire et exploiter des informations sur l'absorption de rayonnements par l'atmosphère terrestre et ses conséquences sur l'observation des sources de rayonnements dans l'univers. Extraire et exploiter des informations sur : - des sources d'ondes et de particules et leurs utilisations - un dispositif de détection Activité 1 : Atmosphère et rayonnements dans l Univers Par quels moyens nous parviennent les informations qui nous font connaître l Univers? 1

2 Activité 2 : L astronomie de l invisible Les astronomes s intéressent beaucoup aux rayonnements électromagnétiques appartenant aux domaines non visibles. Justifions cet intérêt par quelques exemples. 2

3 Activité n 3 : Des particules dans l'univers... Pour info, à voir aussi : auger.cnrs.fr/presse/cnrs.doc La Terre reçoit un flot incessant de particules de grande énergie. D où provient-il? 3

4 Réponses aux questionnements : Activité n 1 : Atmosphère et rayonnements dans l'univers 1. La grandeur en ordonnée représente le pourcentage d'absorption pour une radiation donnée. Lorsque cette grandeur est de 0%, la radiation est entièrement transmise à la surface de la Terre, lorsqu'elle est de 100 %, la radiation est entièrement absorbée par l'atmosphère. 2. La grandeur en abscisse est la longueur d'onde. 3. Selon le domaine de longueur d'onde que l'on souhaite étudier, il faudra utiliser des appareils d'observation adaptés et positionnés en des endroits différents. Ainsi, pour observer les rayonnements X, gamma ou UV, il faudra placer les appareils d'observation sur des satellites. Pour observer un rayonnement infrarouge, on utilise des télescopes spatiaux en orbite au dessus de l'atmosphère terrestre. Enfin, pour capter les ondes radios, on utilise des radiotélescopes à la surface de la Terre. 4. Les radiations qui peuvent être étudiées directement depuis le sol sont celles du domaine visible observable à partir de télescope terrestre et de lunette astronomique. Egalement les radiations du domaine des ondes radios captée par des radiotélescopes. Ces instruments peuvent être utilisés au niveau du sol car les radiations qu'ils exploitent ne sont pas absorbées par l'atmosphère terrestre. 5. Les molécules de l'atmosphère principalement responsables de l'absorption des radiations électromagnétiques sont l'eau, le dioxyde de carbone, le dioxygène et l'ozone. 6. Pour observer les objets lumineux les moins intenses les astronomes placent leur télescope sur des hauts plateaux désertiques et secs (désert de l'atacama au Chili) ou bien en orbite au dessus de l'atmosphère terrestre. Cette dernière solution possède quelques inconvénients : - coût élevé - taille du télescope limitée à la capacité du lanceur - durée de vie limitée par la quantité d'hélium dans les réservoirs Par contre, le gain en sensibilité est prodigieux malgré ces limites. Activité n 2 : Des particules dans l'univers 1. Il existe plusieurs sources de particules dans l'espace dont certaines sont encore méconnues. On sait que le Soleil génère des particules de faibles énergies, notamment lors de ses explosions solaires : en effet, les fortes températures atteintes lors de ces éruptions entrainent la formation de plasma (gaz contenant de nombreuses particules chargées telles que protons, électrons et ions). Mais des particules plus énergétiques sont également produites lors de l'explosion de supernova ou lors de l'absorption de certaines étoiles par des trous noirs. 2. Les différentes particules formées lors de ces interactions sont les suivantes : électrons, positons, rayons gamma, pions, muons et antimuons, neutrinos muoniques et électroniques. 3. Ces particules apparaissent lors de l'interaction des rayons cosmiques avec l'atmosphère terrestre : en effet, les atomes de l'atmosphère peuvent se faire arracher des électrons par exemple. Mais il peut y avoir des réactions nucléaires au cours desquelles ces particules apparaissent. 4. Les muons sont des particules chargées négativement qui ont les mêmes propriétés physiques que les électrons mais dont la masse est 207 fois plus grande. Ce sont des particules de grande énergie. Ils ressemblent aux électrons de part leurs propriétés physiques. 5. Les accélérateurs de particules ont plusieurs avantages : - ils permettent de générer des particules à un moment précis (lors de l'expérience) - les particules sont générées dans une zone de l'espace petite - ils génèrent un très grand nombre de particules en même temps. 4

5 Lycée Joliot Curie à 7 PHYSIQUE - Chapitre I Classe de Ter S Thème : Observer Activité expérimentale n 1 Fiche réponses «Ondes et particules, des supports d'information» 5

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