identification d’éléments chimiques

dans l’atmosphère du Soleil.

Objectifs :

¨ déterminer les longueurs d’onde de certaines raies d’absorption dans une partie du spectre du Soleil.

¨ identifier les éléments chimiques présents dans la chromosphère, enveloppe gazeuse entourant le Soleil.

I. I. Documents

« Dès 1814, le physicien allemand Fraunhofer remarque la présence de raies noires dans le spectre du Soleil. Kirchhoff mesure la longueur d'onde de plusieurs milliers de ces raies et montre qu'elles coïncident avec celles émises par divers éléments chimiques : hydrogène, calcium, cuivre, fer, zinc, [...]. Il publie, en 1861, le premier atlas du système solaire. »

Le document ci-dessous représente :

a) un extrait du spectre visible du Soleil (en noir et blanc). Les principales raies d'absorption (repérées par un numéro) sont représentées par un trait noir ;

b) un extrait du spectre de raies d'émission de l'argon obtenu avec le même spectroscope. Ces raies (traits blancs) servent de référence de longueur d'onde.

II. Exploitation

1. • Etude du spectre de l'argon

a. Mesurer les distances L, en mm, entre la raie d'émission de 390 nm et les autres raies d'émission.

Longueur d'onde l en nm

390

404

distance L
en mm

b. Tracer sur papier millimétré, le graphique donnant l en fonction de L.

2. • Etude du spectre du Soleil

a. Que représentent les raies noires dans le spectre du Soleil ?

b. Mesurer les distances, en mm, entre la raie d'émission de 390nm et les différentes raies d'absorption du spectre du Soleil. Noter vos mesures dans le tableau ci-dessous.

c. En déduire, à l’aide de la courbe d’étalonnage les longueurs d’onde des raies d’absorption du spectre du Soleil.

Raies	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
L (mm)
l (nm)

d. A partir des données du tableau, associer à chaque raie d’absorption l’élément chimique présent dans la chromosphère du Soleil (enveloppe du soleil).

e. Expliquez la présence de raies d’absorption dans le spectre a).

élément	longueur d’onde (en nm) des raies caractéristiques
H	656,3	486,1	434,0
Na	589,0	589,6
Mg	470,3	516,7
Ca	422,7	458,2	526,2	527,0
Ca²⁺	396,8
Fe	438,3	489,1	491,9	495,7	532,8	537,1	539,7
Ti	466,8	469,1	498,2
Mn	403,6
Ni	508,0

élément	longueur d’onde (en nm) des raies caractéristiques
H	656,3	486,1	434,0
Na	589,0	589,6
Mg	470,3	516,7
Ca	422,7	458,2	526,2	527,0
Ca²⁺	396,8
Fe	438,3	489,1	491,9	495,7	532,8	537,1	539,7
Ti	466,8	469,1	498,2
Mn	403,6
Ni	508,0

élément	longueur d’onde (en nm) des raies caractéristiques
H	656,3	486,1	434,0
Na	589,0	589,6
Mg	470,3	516,7
Ca	422,7	458,2	526,2	527,0
Ca²⁺	396,8
Fe	438,3	489,1	491,9	495,7	532,8	537,1	539,7
Ti	466,8	469,1	498,2
Mn	403,6
Ni	508,0

élément	longueur d’onde (en nm) des raies caractéristiques
H	656,3	486,1	434,0
Na	589,0	589,6
Mg	470,3	516,7
Ca	422,7	458,2	526,2	527,0
Ca²⁺	396,8
Fe	438,3	489,1	491,9	495,7	532,8	537,1	539,7
Ti	466,8	469,1	498,2
Mn	403,6
Ni	508,0

élément	longueur d’onde (en nm) des raies caractéristiques
H	656,3	486,1	434,0
Na	589,0	589,6
Mg	470,3	516,7
Ca	422,7	458,2	526,2	527,0
Ca²⁺	396,8
Fe	438,3	489,1	491,9	495,7	532,8	537,1	539,7
Ti	466,8	469,1	498,2
Mn	403,6
Ni	508,0

CORRECTION TP 6 : identification d’éléments chimiques

dans l’atmosphère du Soleil.

Objectifs :

¨ déterminer les longueurs d’onde de certaines raies d’absorption dans une partie du spectre du Soleil.

¨ identifier les éléments chimiques présents dans la chromosphère, enveloppe gazeuse entourant le Soleil.

Exploitation

1. • Etude du spectre de l'argon

a. Mesurer les distances L, en mm, entre la raie d'émission de 390 nm et les autres raies d'émission.

Longueur d'onde l en nm

390

404

430

451

470

519

545

distance L
en mm

13,5

61,5

131,5

159

b. Tracer sur papier millimétré, le graphique donnant l en fonction de L.

L’équation de la droite donnée par le logiciel de tracé de courbes permet de compléter la ligne 3 du tableau du 2.

(y = lambda en nm et x = L en mm)

2. • Etude du spectre du Soleil

a. Les raies noires dans le spectre du Soleil sont des raies d’absorption (absorption de radiations par les éléments chimiques présents dans la chromosphère du Soleil.)

b. c. d. Voir tableau.

e. Toutes ces raies d’absorption sont dues à l’absorption de radiations par les différentes entités chimiques présents dans la chromosphère du Soleil.

Raies	1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13	14	15
L (mm)	3	6	20	32	44,5	48,5	78	98	104	108	110,5	129	139,5	146	150
l (nm)	393,6	396,5	410,1	421,8	434	437,8	466,5	486	491,8	495,7	498,2	516,2	526,4	532,7	536,6
Entités chimiques présentes	Non listé	Ion Ca²⁺	Non listé	Ca	H	Fe	Ti	H	Fe	Fe	Ti	Mg	Ca	Fe	Fe

c.

élément	longueur d’onde (en nm) des raies caractéristiques
H	656,3	486,1	434,0
Na	589,0	589,6
Mg	470,3	516,7
Ca	422,7	458,2	526,2	527,0
Ca²⁺	396,8
Fe	438,3	489,1	491,9	495,7	532,8	537,1	539,7
Ti	466,8	469,1	498,2
Mn	403,6
Ni	508,0

élément	longueur d’onde (en nm) des raies caractéristiques
H	656,3	486,1	434,0
Na	589,0	589,6
Mg	470,3	516,7
Ca	422,7	458,2	526,2	527,0
Ca²⁺	396,8
Fe	438,3	489,1	491,9	495,7	532,8	537,1	539,7
Ti	466,8	469,1	498,2
Mn	403,6
Ni	508,0

élément	longueur d’onde (en nm) des raies caractéristiques
H	656,3	486,1	434,0
Na	589,0	589,6
Mg	470,3	516,7
Ca	422,7	458,2	526,2	527,0
Ca²⁺	396,8
Fe	438,3	489,1	491,9	495,7	532,8	537,1	539,7
Ti	466,8	469,1	498,2
Mn	403,6
Ni	508,0

élément	longueur d’onde (en nm) des raies caractéristiques
H	656,3	486,1	434,0
Na	589,0	589,6
Mg	470,3	516,7
Ca	422,7	458,2	526,2	527,0
Ca²⁺	396,8
Fe	438,3	489,1	491,9	495,7	532,8	537,1	539,7
Ti	466,8	469,1	498,2
Mn	403,6
Ni	508,0

élément	longueur d’onde (en nm) des raies caractéristiques
H	656,3	486,1	434,0
Na	589,0	589,6
Mg	470,3	516,7
Ca	422,7	458,2	526,2	527,0
Ca²⁺	396,8
Fe	438,3	489,1	491,9	495,7	532,8	537,1	539,7
Ti	466,8	469,1	498,2
Mn	403,6
Ni	508,0