Correction exercices séquence 1

Correction des exercices sur les spectres

Exercice 14 p. 244

1. L'alcool est un bon solvant extracteur : la solubilité des pigments
est importante dans ce solvant.


2. Un solution absorbe des bandes de couleurs pour une gamme de longueurs
d'onde donnée. La couleur de la solution s'obtient en faisant la
synthèse additive des couleurs transmises.
(a) transmet du rouge, du jaune et du vert : la synthèse
correspondante est orange.
(b) transmet un peu de rouge, du jaune, du vert et un peu de
bleu : la synthèse correspondante est verte foncé.
(c) transmet un peu de rouge, du jaune, du vert et un peu de
bleu : la synthèse correspondante est verte.
(d) transmet un peu de rouge, du jaune, du vert : la synthèse
correspondante est jaune.


3. Le spectre du mélange (d) montre que le violet, le bleu et l'essentiel
du rouge sont absorbés.
3.1. Le carotène est le seul des trois pigments à absorber tout le
bleu : il y a donc du carotène dans le mélange.
3.2. Le type « a » de chlorophylle absorbe plus de rouge que le type
« a » : on pourrait donc distinguer les deux types de chlorophylle
grâce à leur spectre d'absorption.
S'il n'y avait que le type « b » et le carotène dans le mélange, un
peu de rouge serait transmis : ce qui montre que le mélange contient
aussi le type « a ». On ne peut toutefois pas savoir s'il n'y a que le
type « a » puisque la présence du type « a » masque celle du type
« b ».


Exercice 17 p. 245


1. Il s'agit du système international d'unités, [pic]doit donc être exprimé
en m.


2. On cherche [pic] dans la formule : [pic].
Donc : [pic] A.N : [pic]9,75.10-7 m soit 975 nm.


Il s'agit d'une radiation du domaine infrarouge (IR).


3. [pic] d'après la loi de Wien.
A.N : [pic] 6,03.103 °C
Le fer ou le tungstène fondrait à cette température.


4. Pour [pic]= 400 nm, [pic] A.N : [pic]6,98.103 °C
Pour [pic]= 700 nm, [pic] A.N : [pic]3,88.103 °C
4. Si on veut obtenir [pic] dans le domaine visible, il faut que la
température du corps chaud émettant la lumière soit comprise entre 4000 °C
et 7000 °C environ.




Exercice 18 p. 245

1. La vapeur de mercure émet deux radiations de longueurs d'onde [pic]nm et
[pic]nm. Ces longueurs d'onde sont inférieures à 400 nm, elles sont donc
dans le domaine U.V.

2.


La poudre blanche doit être à l'intérieur : sinon, la lumière ultraviolette
émise par le mercure serait arrêtée par le verre et ne pourrait pas
atteindre la poudre.

3.a. Non, il n'y a que deux radiations : c'est un spectre de raies
d'émission d'une vapeur atomique.

3.b. Il s'agit du spectre de la lumière émise par la lampe, c'est donc un
spectre d'émission.
On peut noter d'ailleurs qu'il s'agit de radiations colorées sur un fond
sombre, ce qui est typique d'un spectre d'émission.

4. Le spectre d'émission nous montre des bandes de radiations dans le
rouge, le vert et le bleu.
D'après la synthèse additive de la lumière, on sait que la somme de rouge,
vert et bleu de même intensité lumineuse donne du blanc.

5.a. Le rayonnement IR n'est pas dans le domaine visible : les radiations
correspondantes ont une longueur d'onde supérieure à 800 nm.
5.b. Les radiations émises par la lampe sont dans les domaines bleu, vert
et rouge : ce sont donc des couleurs du domaine visible.
5.c. Dans une lampe à incandescence, une partie de l'énergie électrique
transférée est convertie en rayonnement IR et en chaleur. De plus, il
s'agit d'un spectre thermique : toutes les longueurs d'onde sont donc
représentées dans le visible.
Dans un tube fluorescent, l'énergie électrique est convertie en énergie
lumineuse pour deux longueurs d'ondes précises : celles du mercure. Le
rendement est donc bien meilleur, puisque l'essentiel de l'énergie
électrique est converti en énergie lumineuse.

Exercice 20 p. 246
Schéma de l'expérience :
[pic]

A.1. Dans l'ordre des longueurs d'onde croissantes, on a : violet, bleu,
cyan (bleu-vert), vert, rouge.

B.2.a. x en abscisse et [pic] en ordonnée signifie que l'on trace [pic] (en
nm) en fonction de x (en cm).

B.2.b. L'ensemble des points expérimentaux sont approximativement alignés
sur une droite d'équation [pic] : en effet, elle doit passer par l'origine,
puisque l'image de la fente correspond à une déviation nulle.
La méthode permettant de déterminer le coefficient directeur en réduisant
l'incertitude liée à l'expérience et la suivante :
- choisir deux points A et B sur la droite en dehors du tableau de mesures.
On choisit : [pic] nm pour xA = 20,0 cm et [pic] nm pour xB = 36,0 cm.
- Déterminer le coefficient directeur en utilisant la formule : [pic]
A.N : [pic]=16,9

Donc : [pic]

[pic]

C.3. à 5. Par lecture graphique, on obtient :

|x (cm) |27,7 |31,5 |34,5 |38,5 |
|[pic] (en nm)|470 |525 |583 |650 |
|Couleur |Bleue |Bleu-vert |verte |orange |

Il faudrait disposer d'un tableau de spectres d'émission de différentes
vapeurs atomiques connues pour identifier ce métal. En effet, le spectre
d'émission est caractéristique d'un élément.
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Lampe à vapeur de mercure munie d'une fente

Réseau

Image de la fente

atomes de mercure

verre

poudre blanche

lumière émise