4.TP1 : Spectres d'émission

Compétences mises en jeu

• Caractériser un rayonnement monochromatique par sa longueur d’onde dans le vide ou dans l’air.

• Caractériser le spectre du rayonnement émis par un corps chaud.

• Produire et exploiter des spectres d’émission obtenus à l’aide d’un système dispersif et d’un analyseur de spectre..

Matériel :

Au bureau

☐ 1 spectrophotomètre relié à l'ordinateur
☐ 1 lampe filament avec rhéostat
☐ 2 lampes à décharge : sodium et mercure
☐ 1 lampe led réglable
☐ 1 lampe fluocompacte
☐ 2 laser : rouge et vert
☐ 1 webcam sans filtre IR

Sur les paillasses des élèves

☐ Spectromètre de bureau
☐ Lanterne et accessoires

· Générateur
· Écran
· Prisme
· Réseau

Ce TP nécessite des crayons de couleur.

I - Dispersion de la lumière

1) Dispositifs expérimentaux

• Avec le prisme

🖑 Mettre en place le dispositif expérimental et observer ce que l'on obtient sur l'écran.

🖉 Compléter le schéma avec les couleurs observées. Reproduire l'écran sur son compte-rendu.

• Avec le réseau

🖑 Mettre en place le dispositif expérimental et observer ce que l'on obtient sur l'écran.

🖉 Compléter le schéma avec les couleurs observées. Reproduire l'écran sur son compte-rendu.

2) Spectre de la lumière blanche et rayonnement monochromatique

🖑/🖉 A l'aide des spectromètre de bureau, observer et reproduire le spectre d'une lumière blanche, en couleur et avec les longueurs d'ondes.

🖑/🖉 Observer et reproduire les spectres des lumières émises par le laser rouge et le laser vert.

II - Spectres continus

1) Observation d'une lampe à filament

• Couleur et température

🖑/🖉 Observer et décrire la couleur du filament lorsqu'on augmente la tension d'alimentation.

• Spectre et température

🖑/🖉 Observer et décrire le spectre de la lumière émise par le filament lorsqu'on augmente la tension d'alimentation.

2) Application : analyse de photographies

🖑/🖉 Observer les couleurs des photographies proposées par le professeur : lave en fusion, pièce de métal à la forge... Quelles informations peut-on en déduire ?

III - Spectres de raies

1) Observations de lampes à décharge

🖑/🖉 En utilisant les spectromètres de bureau, observer et reproduire les spectres des deux lampes à décharge présentes sur le bureau.

ATTENTION : Il ne faut jamais regarder ces lampes directement, il faut toujours utiliser un dispositif adapté.

2) Les spectres comme signature des éléments

🖳 Lancer la simulation Spectres d'mission et d'absorption des éléments (physique.ostralo.net/spectre_em_abs/)

🖉 Les valeurs de la simulation sont-elles cohérentes avec celles de l'expériences précédente ?

3) Application : Les néons

🖑/🖉 Observer et reproduire (avec un minimum de précision pour les longueurs d'onde) le spectre de la lumière émise par les tubes néons de la salle.

🖳/🖉 En vous aidant de la simulation, déterminer les éléments présents dans les gaz des tubes.