La lumière des étoiles http://jrivetspc.pagesperso-orange.fr 1
Table des matières 1 Les différents types de spectres 4 1.1 Cas de objets chauds........................... 4 1.2 Cas des gaz sous faible pression.................... 5 1.3 Absorption de lumière.......................... 6 2 Étudier les étoiles 7 2.1 Température d une étoile........................ 7 2.2 Composition d une étoile......................... 8 3 Montage expérimentaux 9
La lumière provenant des astres (planètes, étoiles) nous apporte des informations sur ces astres. Doc. 1 Étoiles variées. Pour étudier la lumière reçue, on la décompose à l aide d un prisme (prisme du spectroscope). On obtient alors un spectre de cette lumière. Doc. 2 Spectroscope du lycée.
1 1.1 Les différents types de spectres Cas de objets chauds La matière condensée, si elle est suffisamment chaude, émet de la lumière. Doc. 3 Coulée d acier chaud à Ugitech. Cette lumière est polychromatique : elle est composées de plusieurs radiations (lumières colorées). Chaque radiation est caractérisée par sa longueur d onde. 380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580 600 620 640 660 680 700 720 740 760 780 Doc. 4 Spectre de la lumière blanche émise par le filament d une lampe. On obtient des spectres continus d origine thermique.
1.2 Cas des gaz sous faible pression Les gaz sous faible pression, lorsqu ils sont chauffés, n émettent de la lumière qu à certaines longueurs d onde. Chaque type d atome émet à des longueurs d onde qui lui sont propres. Doc. 5 Lampes à gaz de sodium. 380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580 600 620 640 660 680 700 720 740 760 780 Doc. 6 Spectre de la lumière du gaz sodium (Na).
380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580 600 620 640 660 680 700 720 740 760 780 Doc. 7 Spectre de la lumière du gaz mercure (Hg). On obtient des spectres de raies d émission. 1.3 Absorption de lumière Les gaz sous faible pression, lorsqu ils sont éclairés, absorbent la lumière qu ils sont capables d émettre. 380 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580 600 620 640 660 680 700 720 740 760 780 Doc. 8 Spectre d absorption du mercure (Hg). On obtient des spectres de raies d absorption.
2 Étudier les étoiles 2.1 Température d une étoile La lumière émise par une étoile donne un spectre continu. L intensité des différentes radiations dépend de la température de surface de l étoile. Une étoile très chaude émet plus intensément des radiations de courtes longueurs d onde : elle apparaît bleutée. Doc. 9 Spectre de la lumière d une étoile chaude. Une étoile moins chaude émet plus intensément des radiations de grande longueurs d onde : elle apparaît rougeâtre. Doc. 10 Spectre de la lumière d une étoile moins chaude.
2.2 Composition d une étoile La lumière émise par l étoile subit des absorptions en traversant son atmosphère : on obtient un spectre de raies d absorption. Les longueurs d ondes des raies d absorption permettent de connaître les gaz présents dans l atmosphère de l étoile, on en déduit la composition de l étoile : principalement de l hydrogène (H) et de l hélium (He).
3 Montage expérimentaux Spectre continu d origine thermique L objet chaud peut être une lampe de bureau, une étoile lointaine dont on capte la lumière... lumière émise Source de lumière blanche Prisme du spectroscope écran
Spectre de raies d émission faible pression. L objet qui émet de la lumière est un gaz sous lumière émise Gaz sous faible pression chauffé Prisme du spectroscope écran
Spectre de raies d absorption Un gaz sous faible pression se trouve sur le trajet de la lumière blanche et absorbe certaines radiations. Celles-ci ne se retrouvent pas sur le spectre, il y a des raies sombres à la place. Source de lumière blanche gaz sous faible pression : mercure Hg par exemple Prisme du spectroscope écran
Observation de la lumière d une étoile étoile atmosphère de l étoile = gaz absorption de certaines radiations par les gaz lumière blanche sans les radiations absorbées lumière blanche émise écran
Profil spectral du Soleil Intensité 400 500 600 700 nm H 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580 600 620 640 660 680 700 Na 400 420 440 460 480 500 520 540 560 580 600 620 640 660 680 700