(3) Identification d’entités 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 entités chimiques présentes dans la chromosphère, enveloppe gazeuse entourant le Soleil

• utiliser un tableur grapheur.

I. Document

Dès 1814, le physicien allemand Fraunhofer remarque la présence de raies noires dans le spectre du Soleil (voir le spectre). Un autre physicien, Kirchhoff, mesure la longueur d'onde de plusieurs milliers de ces raies et montre qu'elles coïncident avec celles émises par diverses entités chimiques : hydrogène, calcium, cuivre, fer, zinc, .... Il publie, en 1861, le premier atlas du système solaire.

Le document ci-dessous représente :

a. 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

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

II. Exploitation

1. Mesurer les distances L, en mm, entre la raie d'émission de 390 nm du spectre de l'argon et les autres raies d'émission. Compléter le tableau ci-dessous.

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

3. A l’aide du tableur, créer un tableau à 2 colonnes, recopier les données du tableau précédent, puis tracer le graphique donnant λ en fonction de L pour les raies d'émission de l'argon. Ce graphique est appelé courbe d'étalonnage.

4. Déterminer grâce au tableur l’équation cartésienne de la droite passant au plus près des points du graphique (utiliser Ajouter une courbe de tendance dans le menu Graphique ; dans l’onglet Options, cocher Afficher l’équation sur le graphique).

• Noter cette équation : λ = ………L + ………

5. Pour compléter la deuxième ligne du tableau ci-dessous, mesurer les distances, en mm, entre la raie d'émission de 390 nm et les différentes raies d'absorption du spectre du Soleil.

6. Programmer la formule λ = ………L + ……… sur la feuille de calcul du tableur (une formule commence par le symbole  = ). En déduire les longueurs d'onde des raies d'absorption du spectre du Soleil. Compléter la troisième ligne du tableau ci-dessus.

7. A partir des données figurant dans le tableau ci-dessous, associer à chaque raie d'absorption l'entité chimique (ion ou atome) présente dans l'atmosphère du Soleil et compléter le tableau ci-dessus.