I/ Objectifs

○ Observer et noter des observations clairement. ( Schémas clairs et proprement annotés ).

○ Introduire du vocabulaire spécifique en lien avec les observations faites.

II/  Décomposition de la lumière émise par une lampe à incandescence.

A) Expérience 1

  • Avec le matériel à disposition sur votre paillasse, obtenez la décomposition de
    la lumière émise par la lampe à incandescence.
  • Schématiser le dispositif et ce que vous observez.

 

Le texte ci-dessous est
inspiré d’un extrait du livre « l’évolution
des idées en physique » dans lequel Newton décrit
ses travaux. En vous aidant de ce texte :

  • Donner un synonyme des mots suivants : Réfraction & Dispersion.

● Réfraction
= Déviation.

● Dispersion
= Séparation.

B) Expliquer clairement ce qui se passe dans l’expérience

L’évolution des idées en
Physique.

En l’an 1666 ( époque à laquelle je me suis appliqué à polir des verres optiques de formes différentes de la forme sphérique ), je me suis procuré un prisme triangulaire en verre pour faire des expériences sur les fameux phénomènes de couleurs. Après avoir fait l’obscurité dans la chambre et percé un trou dans le volet pour laisser pénétrer une quantité convenable de lumière solaire, j’ai placé mon prisme devant l’ouverture ( … ). Ce fut d’abord un divertissement très plaisant de contempler les couleurs vives et intenses ainsi produites…

Lesquelles couleurs ne sont pas nouvellement créées, mais seulement rendues visibles par leur séparation ( dispersion ) car si elles sont de nouveau complètement mélangées et fondues ensembles, elles composeront la couleur qu’elles avaient avant la dispersion.

La décomposition de la lumière blanche du soleil en un grand nombre de lumières colorées est un phénomène observé depuis l’antiquité dans l’arc-en-ciel. Un bord de l’arc-en-ciel est toujours rouge et
l’autre toujours violet ; entre eux se trouvent rangées toutes les autres couleurs. L’explication que Newton donne de ce phénomène est celle-ci : chaque couleur est déjà contenue dans la lumière blanche.

Elles traversent toutes ensemble l’espace interplanétaire et l’atmosphère et produisent l’effet de lumière blanche. Celle-ci est, pour ainsi dire, un mélange de radiations lumineuses différentes, qui correspondent à des couleurs différentes. Dans le cas de l’expérience de Newton, le prisme les dévie ( réfracte ) et les sépare( disperse ) dans l’espace ( … ). Chaque couleur sera, par conséquent , réfractée ( déviée ) le long d’un chemin différent et donc séparée des autres quand la lumière quitte le prisme. Dans le cas de l’arc-en-ciel, les gouttes d’eau jouent le rôle de prisme.

Isaac Newton.

Dans cette expérience, la lumière solaire ou à incandescence, est une lumière blanche composé
de plusieurs radiations lumineuses correspondant à différentes couleurs. La lumière traverse le prisme et chaque couleur ( radiation ) est réfractéséparé ( dispersé ).On observe donc sur l’écran, que les couleurs sont visibles car séparés les unes des autres. différemment le long d’un chemin différent. Les
radiations sont donc toutes

C) Vocabulaire supplémentaire : Spectre d’émission , spectroscope

La décomposition observé à l’écran est appelée spectre d’émission de la lumière étudiée. Le dispositif permettant d’obtenir et de voir le spectre est appelé spectroscope.

III/ Expérience 2

En ajoutant le rhéostat en série entre l’alimentation et la lampe, on peut augmenter progressivement la température du filament.

A) Notez dans ce cas ce que vous observez quant-à

  • La couleur de la lumière émise.

  • Le spectre d’émission de la lumière émise.

A faible intensité, on constate que la lumière émise par la lampe à incandescence ne laisse apparaître qu’une fois réfracté par le prisme, que la radiation lumineuse rouge.

B) Concluez

Plus l’on diminue la température du filament, plus certaines couleurs disparaissent du spectre : D’abord le violet, plus le bleu, puis le jaune jusqu’à ne laisser que le rouge.

De même, plus la température du filament diminue, plus la lumière passe du blanc au rougeâtre quand il ne reste plus que les radiations de couleurs orange et rouge.

C) Les astronomes

Grâce à leurs instruments d’observations, savent que certaines étoiles émettent une lumière plutôt bleutée alors que d’autres étoiles émettent une lumière plutôt rouge. Lesquelles ce des étoiles sont les plus chaudes ? Justifiez.

Les étoiles qui ont une couleur plutôt bleutée sont plus chaudes que celles avant une couleur rougeâtres.

IV/ Spectres d’émissions d’autres lumières

A) A l’aide des spectroscopes en carton à disposition, observez puis représentez les spectres des lumières suivantes

  • Lampe au néon.

  • Lampe à vapeur de sodium Na.

  • Lampe à vapeur de mercure Hg.

B) Interprétez ces spectres

Lampe à Mercure.

Elle émet une lumière bleuté dont le spectre ne contient que trois raies correspondant chacune à une radiation bien précise, caractérisée chacune par sa longueur d’onde ( λ )en nm.

Le spectre obtenu ici, est un spectre de raie par opposition à un spectre de lumière blanche qui est un spectre continu.

Remarque : La lumière est une onde . Les radiations visibles ont une longueurs d’onde comprise entre 400 et 750 nm ( Du violet jusqu’au rouge ).

Lampe au Sodium.

Elle émet une lumière orangée composée d’une seule radiation ( En vérité il y en a deux très proche l’une de l’autre ) de longueur d’onde proche de 589 nm.

Lampe à Néon.

Elle émet une lumière qui semble blanche à vue d’oeil, mais sa décomposition montre qu’il manque des bandes, contrairement aux lumières blanches. On parle de spectre de bande.

C) Vocabulaire supplémentaire : longueur d’onde

V/ Spectre d’Absorption

Un spectre d’absorption est constituée de toutes les radiations de la lumière blanche, excepté celles absorbées par le filtre.

Exemple : Le spectre d’absorption de couleur rouge n’est composé que des radiations de couleurs rouge-orange-jaune, les autres sont absorbés par le filtre coloré rouge.

Remarque
: Il se passe un phénomène similaire avec les objets colorés qui se trouve autour de nous : L’extincteur
reçoit la lumière blanche, absorbe les radiations violettes, bleues et vertes et renvoi uniquement les radiations de
couleurs rouges.

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