Exercices Seconde Ondes et signaux 2. Vision et image ...

1 DS 2de Caract ristiques de la lumi re Exercice :Etude de spectres 1 ) Les deux spectres suivants ont t obtenus en dispersant l'aide d'un r seau la lumi re d'une lampe filament port deux temp ratures diff rentes, 2000 C et 2500 C. a) Indiquer les valeurs des longueurs d'onde (en nm) minimale et maximale visible par l'oeil. A quelles couleurs correspondent ces deux valeurs ? b) Associer chaque spectre a et b la temp rature correspondante du filament en justifiant votre r ponse. Spectre a : Spectre b : 2 ) Mars est souvent appel e la plan te rouge et la Terre, la plan te bleue.

2 Peut-on en d duire que la temp rature de la Terre est plus lev e que celle de Mars ? Justifier votre r ponse. 3 ) On a r alis les spectres c, d et e ci-dessous l'aide des sources suivantes : Source n 1 : lampe vapeur de mercure Source n 2 : lampe filament Source n 3 : lampe filament dont la lumi re a travers une cuve transparente contenant une solution de permanganate de potassium de couleur magenta (rose fuchsia). a) Indiquer pour chaque spectre c, d et e s'il s'agit d'un spectre d' mission ou d'absorption. b) Associer chaque source 1, 2 et 3, le spectre c, d ou e qui lui correspond en justifiant votre choix.

3 Spectre c Spectre d Spectre e 4 ) On r alise sur un cran blanc le spectre de la lumi re blanche mise par une lampe . incandescence. a) D crire ou dessiner le spectre observ . S'agit-il d'un spectre d' mission ou d'absorption ? Est-il continu ou discontinu ? Justifier vos r ponses. b) On interpose sur le trajet de la lumi re une cuve transparente qui contient du sirop de menthe verte. D crire ou dessiner le spectre observ sur l' cran. Exercice : Spectres d' toiles 1 ) On a enregistr ci-dessous l'intensit lumineuse de deux toiles A et B en fonction de la longueur d'onde.

4 Intensit lumineuse Etoile A. (nm). 400 500 600 700. Intensit lumineuse Etoile B. (nm). 400 500 600 700. a) Quelle est l' toile la plus chaude ? Pourquoi ? b) Identifier ces deux toiles l'aide du tableau ci-dessous et justifier leur couleur. On pourra s'aider des couleurs du spectre de la question 2. Etoile Procyon Arcturus Temp rature ( C) 6500 4500. Couleur Jaune Rouge c) Quelle serait la couleur d'une toile plus chaude que Procyon ? Justifier votre r ponse. 2 ) L' toile Merkab est la plus brillante de la constellation de P gase. Son spectre est reproduit ci-dessous.

5 Donn es : Raies pr sentes dans le spectre d' mission du calcium : 423 nm ; 445 nm ; 586 nm ; 612. nm ; 644 nm ; 646 nm ; 672 nm ; 715 et 733 nm. a) De quel type est le spectre de Merkab (absorption ou mission?) Justifier votre r ponse. b) Expliquer la pr sence des raies sombres dans le spectre de Markab. c) Parmi les raies A, B, C, D et E du spectre de l' toile, quelles sont les raies qui peuvent tre dues la pr sence de calcium autour de l' toile ? d) Quelle serait l'allure du spectre d' mission du calcium ? Corrig : Exercice 1 : 1 ) a) Longueur d'onde minimale visible par l'oeil : 400 nm (violet) ; longueur d'onde maximale : 800 nm (rouge).

6 B) Le spectre a est celui obtenu 2500 C car il est plus riche en couleur bleu et plus lumineux que le spectre b obtenu temp rature plus basse. 2 ) La Terre et Mars ne produisent pas la lumi re visible qu'elles mettent. Il n'y a donc aucun lien entre leur couleur et la temp rature leur surface. 3 ) a) Le spectre c est un spectre d'absorption car il manque une bande de couleur. Les spectres d et e sont des spectres d' mission car on observe des raies de couleurs d' mission pour d et des couleurs continues pour le spectre e. b) Le spectre de la source 1 est un spectre de raies color es comme le spectre d.

7 Celui de la source 2 est le spectre e car c'est celui d'une corps chauff . Le spectre de la source 3 est le spectre c car le permanganate de potassium a absorb des couleurs dans la lumi re de la lampe filament. 4 ) a) Le spectre observ contient toutes les couleurs de l'arc en ciel. Il s'agit d'un spectre d' mission continu car c'est celui de la lumi re mise par un corps chauff . b) Le sirop de menthe absorbe toutes les couleurs qui le traverse sauf le vert. Il ne reste plus qu'une bande verte sur le spectre. Exercice 2 : 1 ) a) Plus un objet a une temp rature lev e, plus son spectre est lumineux et riche en lumi re de couleur bleue et violette.

8 Le profil spectral de l' toile B est le plus intense et le plus riche en lumi re de couleur bleue (vers 400 nm). L' toile B est donc plus chaude que l' toile A. b) L' toile B est Procyon car sa temp rature est plus lev e que Arcturus. Procyon est jaune car son maximum d' mission lumineuse est situ vers 550 nm, dans la partie verte et jaune du spectre visible. Arcturus est rouge car son maximum d' mission est situ vers 650 nm, dans la partie rouge du spectre visible. c) Une toile plus chaude que Procyon appara trait blanche car elle mettrait plus de lumi re dans la partie bleue du spectre visible.

9 2 ) a) C'est un spectre d'absorption car on observe des raies sombres sur un fond color . b) Ces raies sont dues la pr sence d' l ments chimiques qui ont absorb certaines radiations dans le spectre de la lumi re mise par la surface de l' toile. c) On peut identifier les raies D et E du calcium 612 nm et 644 nm. d) Le spectre d' mission du calcium pr senterait des raies color s sur un fond sombre.