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I- Spectres d’absorption

 Un spectre d’absorption est un spectre obtenu en analysant la lumière blanche qui a traversé une substance.

1)- Spectres de raies d’absorption.

- Visualisation du tableau des spectres de raies d’absorption.

Spectre d'émission :

Spectre d'absorption :

2)- Spectres de bande d’absorptionn

- On analyse à l’aide d’un spectroscope la lumière transmise à travers différentes solutions colorées.

Placer dans l’orifice du spectroscope les différentes solutions colorées

- Représenter les différents spectres et conclure.

- Spectre d’absorption de la solution jaune : rouge – orange – jaune – vert : bande noire  qui va du bleu au violet.

- Spectre de la solution bleue : jaune – vert – bleu – violet : bande noire  qui va du rouge à l’orange.

- Spectre de la solution violette : rouge – orange – jaune – violet : bande noire qui va du vert au bleu.

II- Applications à l’Astrophysique.

- La surface chaude des étoiles émet une lumière dont le spectre est continu. 

- Certaines radiations de cette lumière blanche traversant l’atmosphère de l’étoile sont absorbées par des atomes qui y sont présents. 

- On obtient le spectre d’absorption de l’étoile.

- La couleur de l’étoile permet de déterminer sa température de surface.

- Le but de l’exercice est de déterminer les longueurs d’onde de certaines raies d’absorption dans une partie du spectre du Soleil.

- On va identifier certaines entités chimiques présentes dans la chromosphère, enveloppe gazeuse qui entoure le Soleil.

1)- Document.

ʘ   Le document fourni, représente :

- En noir et blanc, un extrait du spectre visible du Soleil. Les principales raies d’absorption (repérées par un numéro) sont représentées par un trait noir.

- Un extrait du spectre de raies de l’argon obtenu avec le même spectroscope. Ces raies servent de référence de longueur d’onde.

- Document en couleur :

- Les deux spectres ont été obtenus avec le même spectroscope à réseau. 

- Dans ce cas, la distance entre deux raies, mesurée sur le spectre, est proportionnelle à la différence entre les longueurs d’onde correspondantes.

2)- Exploitation du document.

a)- Étude du spectre de l’argon.(Voir le document fourni)

- Mesurer la distance L, en mm, entre la raie d’émission de 390 nm et les autres raies d’émission.

- Compléter le tableau 1 :

b)- Étude du spectre du Soleil.

- Mesurer les distances L, en mm, entre la raie d’émission de 390 nm et les différentes raies d’absorption du spectre du Soleil. 

- Remplir la ligne correspondante du tableau 2.

c)- Questions.

- Que représentent les raies noires dans le spectre du Soleil de Fraunhofer ?

-  L’atmosphère du Soleil contient des éléments chimiques.

-  La partie haute de l’atmosphère absorbe une partie de la lumière émise dans la partie basse. 

-  Il en résulte des raies d’absorption dans le spectre continu.

-  Ce sont les raies d’absorption des éléments chimiques présents dans l’atmosphère du Soleil.

-  Si le Soleil ne comportait pas d’atmosphère, le spectre de la lumière émise serait continu. 

-  L’existence des raies d’absorption est due à la présence d’une atmosphère autour du Soleil,  appelée chromosphère. 

-  Le gaz présent est principalement de l’hydrogène. On trouve aussi des ions He⁺, Ca²⁺, Fe²⁺, … 

-  La partie haute de l’atmosphère absorbe une partie de la lumière émise dans la partie basse.

- Quel est l’intérêt des travaux de Fraunhofer et de Kirchhoff ?

-  Les travaux de Fraunhofer et Kirchhoff ont permis de connaître la composition de l’atmosphère du Soleil.

-  Un spectre d’émission ou d’absorption est caractéristique des atomes ou des ions.

-  Un spectre de raies d’émission ou d’absorption permet d’identifier une entité chimique (atome ou ion). C’est sa carte d’identité, sa signature.

- À quoi sert le spectre de l’argon ?

-  Le spectre de l’argon sert de référence. Il permet de connaître la relation λ = f (L).

- Expliquer la différence de nature qui existe entre les deux spectres.

-  Le spectre de l’argon est un spectre de raies d’émission. Le spectre de la chromosphère est un spectre d’absorption.

- Tracer sur papier millimétré, le graphique donnant la longueur d’onde λ en fonction de L pour les raies d’émission de l’argon.

-  En déduire une relation simple entre ces deux grandeurs.

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- Compléter la dernière ligne du tableau 2.

- Pour connaîtrela valeur de la longueur d'onde de la radiation λ en nm, on multiplie la valeur de la distance L en mm par le nombre 0,8975.

-  λ (nm) ≈ 0,8975 L + 390

- À partir des données figurant dans le tableau ci-dessous, associer à chaque raie d’absorption l’élément chimique présent dans l’atmosphère du Soleil.

Récapitulatif

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