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Dans un laboratoire d’astrophysique …
Mademoiselle Fortiche, assistante du Professeur Génius :
Cette fois, j’en suis certaine ! Il y a bien de l’hydrogène et
de l’hélium dans l’atmosphère du Soleil. Tenez, regardez
Professeur Génius ce que j’ai réussi à obtenir :
Le professeur Génius :
Effectivement, effectivement … C’est intéressant …
Question retenue : Pourquoi les scientifiques peuvent-ils
affirmer qu’il y a de l’hydrogène et de l’hélium dans
l’atmosphère solaire à partir de ce document ?
PARTIE 1
Comment obtenir des spectres lumineux ?
1. Comment reproduire les couleurs de l’arc-en-ciel au laboratoire ?
Réseau
Le réseau décompose
Lelaprisme
décompose
lumière
blanche
la lumière blanche
Spectre de la lumière blanche
 (nm)
400 -420
500
600
700
800
Comme la lumière blanche est constituée de plusieurs
lumières colorées, on dit qu’elle est polychromatique.
2. Tous les spectres lumineux ressemblent-ils au spectre de la lumière blanche ?
Le spectre de la lampe à vapeur de sodium ne
comporte qu’une seule raie jaune de longueur
d’onde  = 589 nm.
Spectre de la lampe à vapeur de sodium
 (nm)
400
500
600
589 nm
700
800
Le spectre de la lampe à vapeur de mercure
observé comporte quatre raies de longueur
d’onde 405nm, 436 nm, 546 nm et 579 nm.
Spectre de la lampe à vapeur de mercure
 (nm)
400
500
436 nm
405 nm
600
546 nm
579 nm
700
800
• La lumière blanche est une lumière polychromatique
car elle peut être décomposée par un prisme ou un
réseau en plusieurs lumières colorées : cet ensemble
de lumières colorées est appelé
spectre d’émission continu de la lumière blanche.
• Chaque lumière colorée qui constitue la lumière blanche
est une radiation lumineuse monochromatique
caractérisée par une grandeur appelée longueur d'onde .
Elle est notée  ( : « lambda ») ; elle s'exprime en mètre
 (nm)
< 400
Lumière
U.V.
400-420 420-470 470-580 580-600 600-650 650-800
Violet
Bleu
Vert
Jaune Orange Rouge
> 800
I.R.
Certaines lampes contiennent un gaz à basse pression.
Lorsque ce gaz est soumis à une décharge électrique ou porté
à haute température, il émet une lumière constituée d’un
nombre restreint de radiations monochromatiques. Le spectre
est dit discontinu : il contient des raies colorées sur fond noir :
c’est un spectre de raies d’émission .
Un spectre de raies d’émission est caractéristique d’une entité
chimique : c’est « une signature lumineuse » ; pour un
élément donné, les radiations lumineuses présentes dans le
spectre correspondent toujours à la même longueur d’onde.
PARTIE 2
Comment expliquer la présence de raies
noires dans le spectre de la scientifique ?
Spectre de raie d’absorption du sodium
400
500
600
589 nm
700
 (nm)
800
Spectre de raies d’absorption du mercure
 (nm)
400
500
436 nm
405 nm
600
546 nm
579 nm
700
800
Si on éclaire un filtre ou une solution colorée par une
lumière blanche, la lumière transmise donne un
spectre constitué de bandes noires
se détachant
sur le fond coloré du spectre continu de la lumière
blanche : c’est un spectre d’absorption de bandes.
Si on éclaire un gaz d’entités chimiques par une
lumière blanche, la lumière transmise donne un
spectre constitué de raies noires
se détachant
sur le fond coloré du spectre continu de la lumière
blanche : c’est un spectre d’absorption de raies.
Les raies noires correspondent aux radiations
absorbées par les entités chimiques (atomes, ions).
PARTIE 3
1
3
2
4
6
5 7
8
9
10
 (nm)
400
500
On mesure 0,5 cm
entre le bord gauche et
la première raie noire.
600
700
800
Echelle: 3,4 cm  100 nm
d’où x = (0,5 × 100) / 3,4 = 15 nm
La longueur d’onde de la radiation absorbée est
donc 400 + 15 = 415 nm.
Elément
H hydrogène
λ1
λ2
λ3
λ4
λ5
λ6
λ7
2 434,0 5 486,1 8 532,8 10 656,3
Mg magnésium
Ca calcium
Fe fer
Ti titane
Mn manganèse
Li lithium
N azote
Hg mercure
He hélium
1
Na Sodium
470,3
516,7
518,4
394,4
396,8
422,7
438,3
489,1 6 491,9
466,8
469,1
498,2
403,6
497,0
409,9
410,9
424,0
404,6
435,8
546,1
414,4 3 438,7
447,1
569 9 589
615
458,2
495,7
526,2
537,1
527,0
539,7
444,0 4 465,0
471,3
492,5 7 501,6
504,8