l (nm)

FEUILLE IV-2 bis CHAP. 4 : LES ETOILES
CORRECTION DES EXERCICES Exercice 1 :
1. Cette lumière n'est pas décomposée par un prisme car c'est une lumière
monochromatique. Elle n'est donc constituée que d'une seule radiation.
2. On utilise le tableau donnant la couleur des radiations en fonction de
la longueur d'onde. Ici la longueur d'onde de la radiation est de 589
nm, ce qui est compris entre 585 nm et 650 nm et correspond à une
radiation orange. Exercice 2 : L'utilisation de lasers en médecine.
1. Laser à CO2
a. 10,6 µm = 10 600 nm
b. Toutes les radiations visibles ont une longueur d'onde comprise entre
400 nm (violet) et 750 nm (rouge). 10 600 nm est une valeur supérieure
à 750 nm donc la radiation n'est pas visible et appartient au domaine
des infrarouges.
2. Laser à ions d'argon
Là aussi on utilise le tableau donnant la correspondance approximative
entre la longueur d'onde d'une radiation et sa couleur.
0,450 µm = 450 nm ( radiation bleue
0,488 µm = 488 nm ( radiation bleue
0,496 µm = 496 nm ( radiation verte
0,514 µm = 514 nm ( radiation verte Exercice 3 :
Plus l'étoile a une température de surface élevée, plus le spectre de la
lumière qu'elle émet est riche en radiations de faibles longueurs d'onde.
Ici, on remarque que le spectre le plus riche en ces radiations est celui
de l'étoile 3 et le spectre le moins riche en ces radiations est le spectre
de l'étoile 2. L'étoile qui a la température de surface la plus basse est
donc l'étoile 2, puis vient l'étoile 1 et, enfin, l'étoile 3 qui a la
température de surface la plus élevée. Exercice 4 : La couleur du fer.
L'évolution de la couleur de la lumière émise par le fer à cheval est due à
l'élévation de la température de ce dernier. Le spectre de cette lumière
est continu car la lumière est émise à cause de la haute température du fer
à cheval. On sait, en outre, que plus un corps a une température élevée,
plus le spectre de la lumière qu'il émet est riche en radiations de faibles
longueurs d'onde. Le spectre de la lumière émise lorsque le fer est rouge
est donc un spectre continu qui ne contient que les radiations rouges de
longueurs d'onde entre environ 650 et 800 nm (comme le spectre du haut du
doc 5 de la feuille IV-1). Le spectre de la lumière blanche émise lorsque
le fer est plus chaud est donc aussi un spectre continu qui contient toutes
les radiations visibles de longueurs d'onde entre environ 400 et 800 nm
(comme le spectre du bas du doc 5 de la feuille IV-1). Exercice 5 :
1. Le premier spectre est un spectre d'absorption de raies alors que les
trois spectres du bas sont des spectres d'émission de raies.
2. On remarque que le spectre de l'étoile contient des raies sombres
correspondant à des radiations absorbées de même longueur d'onde que les
radiations présentes dans les spectres d'émissions des éléments B et C.
Or, ces radiations sont caractéristiques des éléments B et C. On peut
donc conclure que les éléments B et C sont présents dans l'atmosphère de
l'étoile. Exercice 6 :
1. Le prisme et le réseau permettent d'obtenir des spectres.
2. C'est le spectre de la lumière émise par la lampe, c'est donc un spectre
d'émission. Il contient un nombre limité de radiations, c'est donc un
spectre de raies.
3. La lumière de cette lampe est émise par les atomes de mercure et de
sodium. Elle sera donc constituée de toutes les radiations
caractéristiques du mercure et du sodium qui ont les longueurs d'onde :
410 nm, 434 nm, 486,1 nm, 656,3 nm, 589 nm et 589,6 nm.
4. Le gaz d'atomes de sodium va absorber les radiations caractéristiques du
sodium. Les longueurs d'onde des radiations constituant la lumière après
qu'elle a traversé le gaz sont donc toutes celles citées à la question 3
sauf celles du sodium, soit : 410 nm, 434 nm, 486,1 nm, 656,3 nm. Exercice 7 :
1. C'est le spectre de la lumière émise par la lampe, c'est donc un spectre
d'émission. Il contient un nombre limité de radiations, c'est donc un
spectre de raies.
2. Le spectre de la lumière émise par cette lampe contient 4 raies colorées
sur fond noir : la première est violette, la deuxième est bleue, la
troisième est bleue (presque verte), la quatrième est rouge.
3. La radiation de longueur d'onde 397 nm a une longueur d'onde inférieure
à 400 nm, elle n'est donc pas visible car c'est une radiation
ultraviolette.