L'hydrogène dans l'atmosphère d'une étoile

Exercice de TD · niveau 3 (difficile) · physique (seconde), chapitre 5 — Signaux Lumineux · Dispersion, longueur d'onde et spectres

Énoncé

Le spectre d'une étoile lointaine comporte un fond coloré continu traversé par des raies sombres. 1. Expliquer l'origine physique du fond coloré continu. 2. Expliquer comment se forment les raies sombres. 3. Ces raies sombres se situent aux longueurs d'onde $λ_{1} = 486 nm$ et $λ_{2} = 656 nm$ . Le spectre de raies d'émission de l'hydrogène comporte des raies à $486 nm$ et $656 nm$ , celui du sodium à $589 nm$ . Quel élément chimique est présent dans l'atmosphère de l'étoile ? 4. À quelles couleurs correspondent $λ_{1}$ et $λ_{2}$ ?

Corrigé

1. Le cœur de l'étoile est un gaz très chaud sous très forte pression : il se comporte comme un corps chaud dense et émet un spectre continu d'origine thermique, dont la teinte dépend de sa température. 2. En traversant l'atmosphère plus froide qui entoure l'étoile, cette lumière est absorbée aux longueurs d'onde caractéristiques des éléments présents. Ces radiations manquent au spectre reçu : elles y apparaissent comme des raies sombres. 3. Les deux raies sombres coïncident exactement avec les raies d'émission de l'hydrogène ( $486 nm$ et $656 nm$ ) et non avec celle du sodium ( $589 nm$ ) : l'atmosphère de l'étoile contient de l'hydrogène. 4. $λ_{1} = 486 nm$ se situe dans le bleu-vert ; $λ_{2} = 656 nm$ dans le rouge.

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