TP 6 physique 2de :
IDENTIFICATION DES
ÉLÉMENTS CHIMIQUES PRÉSENTS DANS L'ATMOSPHÈRE DE
RIGEL
Référence : étude documentaire page 141
Spectres ,
application à l'astronomie :spectre d'absorption de RIGEL
I/Principe :
Le coeur de l'étoile , à très haute
température , est à
l'origine d'un rayonnement dont le spectre est continu . Ce rayonnement
"traverse " l'atmosphère de l'étoile et les
éléments présents dans
l'atmosphère absorbent les raies qui les caractérisent .
II/Généralités sur
RIGEL
A partir du dossier "SPECTRES" lancer le fichier "RIGEL"
Lire la documentation : 1-Qui est Rigel
2-Principe de la mesure
3-Mesures
Q1)Qui est
Rigel ?Peut-on la voir à l'oeil
nu ?
Q2)Qu'est-ce
qu'une constellation ?
Q3)A quel
type d'étoile appartient
Rigel ?
III/Spectre de Rigel
a)Types
des spectres observés
Sur l’image ci-dessus figures deux spectres :
A : spectre de l’argon
B : spectre de Rigel
Q4)Quels
sont les types (émission ou réception) des spectres A et
B ?
Lire : 2-principe de la mesure
b)Etalonnage (activer le menu « mesures »)
Le curseur mobile permet d'identifier la position des raies sur une règle graduée en divisions (div) .
Nous nous intéressons dans l'immédiat , à la partie B (inférieure) du spectre .
Q5)En
utilisant le curseur ,
complétez le tableau suivant :
| λ en nm | 415,8 | 433,3 | 470,2 | 516,2 | 518,7 |
| d en div | 0 |
| | | |
Q6)Tracer
la courbe l
en
fonction de d et en déduire que l est une fonction affine de d de la forme l=a*d+b .
On peut montrer que
a=1,06 nm.div-1 et b=416 nm , ce qui signifie
que la fonction affine s’écrit :
λ=1,06
*d +
416 (d s’exprime en div
(divisions) et
l en nm .
c)Le spectre de Rigel
On s’intéresse à
présent à la partie supérieure du spectre (spectre
d’absorption de Rigel). On
veillera à placer le curseur au centre des raies .
Q7)Effectuer
les mesures en
divisions des positions des raies du spectre d'absorption de RIGEL et
compléter le tableau suivant :
| raie n° | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 | 25 | 26 | 27 | 28 |
| mesure(div) | ||||||||||||
| λ(nm) |
Le tableau ci-dessous récapitule l'ensemble des raies du spectre d'absorption de Rigel .
| raie n° | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
| λ(nm) | 685,7 | 665,7 | 657,1 | 655,7 | 639,4 | 636,1 | 634,1 | 627,1 | 615,4 | 613,1 | 586,5 | 562,9 |
| élément |
| raie n° | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 |
| λ(nm) | 559,8 | 555,5 | 544,8 | 531,2 | 519,4 | 516,1 | 504,8 | 503,5 | 500,8 | 491,4 | 485,4 | 470,1 |
| élément |
| raie n° | 25 | 26 | 27 | 28 |
| λ(nm) | 447,2 | 446,3 | 437,7 | 432,5 |
| élément | |
Q8)En
utilisant le tableau ci-dessous qui
donne les longueurs d'onde des raies d'absorption de
différents atomes ,complétez les tableaux ci-dessus et en
déduire les différents
éléments présents
dans l'atmosphère de Rigel .
| élément chimique |
longueurs d'onde (nm) |
| H | 656.3 -
486.1 - 410.3 - 434.0 - 397.1 |
| He | 728.1 -
706.5 - 667.8 - 587.6 - 504.8 - 501.6 - 492.5 - 471.3 - 447.1 - 414.4 -
404.6 - 388.9 |
| He+ | 468.6 - 164.1 - 30.3 |
| Mg | 518.4 - 517.3 - 516.7 - 383.2 |
| Mg+ | 448.1 - 280.3 - 279.5 |
IV/Exercices :
Page 149 : n°s
13 , 15
CORRECTION TP6
physique :spectre de Rigel
1/Rigel est une étoile de la constellation d'Orion . Elle est visible à l'oeil nu .
2/Une constellation est un ensemble d'étoiles .
3/Rigel est une étoile "Supergéante bleue " (environ 80 fois la dimension du soleil) . Sa température externe est environ deux fois plus élevée (12000 °C) que celle du soleil (6000 °C)
4/A est un spectre d’absorption (raies
noires sur fond de
spectre de lumière blanche). B est un spectre
d’émission (spectre de raies)
5/
| λ en nm | 415,8 | 433,3 | 470,2 | 516,2 | 518,7 |
| d en div | 0 |
15,82 | 50,6 |
93,7 |
96,2 |
6/
Cette droite (fonction affine) passe par A (dA= 20 et lA= 438 nm) et B(dB= 80 et lB= 502 nm) et par conséquent :
λA = a*dA + b et λB=a*dB + b
C qui nous permet d'écrire :
et donc b=λA-1,06*20=416
nm
L'équation de la droite est par conséquent : λ=1,06 * d + 416
7/On utilise la fonction affine établie précedemment pour faire les calculs
| raie
n° | 17 |
18 |
19 |
20 |
21 |
22 |
| mesure(div) | 93,38 |
94,77 |
83,82 |
82,78 |
80,17 |
71,65 |
| λ(nm) | 515 |
516 |
504 |
503,7 |
500,9 |
491,5 |
| 23 |
24 |
25 |
26 |
27 |
28 |
| 65,56 |
51,47 |
30,08 |
28,87 |
20,52 |
15,82 |
| 485,5 |
470,5 |
447,8 |
446,6 |
437,7 |
432,7 |
8/
En utilisant le tableau de données :
| raie n° | 1 | 2 | 3 | 4 | 5 | 6 | 7 | 8 | 9 | 10 | 11 | 12 |
| λ(nm) | 685,7 | 665,7 | 657,1 | 655,7 | 639,4 | 636,1 | 634,1 | 627,1 | 615,4 | 613,1 | 586,5 | 562,9 |
| élément | He | H | He |
| raie n° | 13 | 14 | 15 | 16 | 17 | 18 | 19 | 20 | 21 | 22 | 23 | 24 |
| λ(nm) | 559,8 | 555,5 | 544,8 | 531,2 | 519,4 | 516,1 | 504,8 | 503,5 | 500,8 | 491,4 | 485,4 | 470,1 |
| élément | Mg | Mg | He | He | He | H | He |
| raie n° | 25 | 26 | 27 | 28 |
| λ(nm) | 447,2 | 446,3 | 437,7 | 432,5 |
| élément | He | | H |
L'atmosphère de Rigel contient par conséquent de l'hydrogène (H) , de l'hélium (He) et du magnésium (Mg) .