Texte de la question Le spectre du soleil
cet exercice est issu d'un document de l'académie de strasbourg
Dès 1814, le physicien allemand Fraunhofer (1787 – 1826) remarque la présence de raies noires dans le spectre du Soleil.
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.
Voici le spectre de la lumière solaire obtenu par Fraunhofer :
question 1 Les raies sombres du spectre correspondent à
Réponse due à la présence d'éléments chimiques dans la couche externe gazeuse du soleilà de l'ombre due des éléments chimiques placés sur le trajet de la lumière Note de 1,00 sur 1,00
question 2 A l'aide du tableau, identifier l'élément chimique responsable de la raie F
élément chimique
Hydrogène (H)
sodium (Na)
Magnésium (Mg)
Calcium (Ca)
Fer (Fe)
longueur d'onde (nm) 434
589,0
470,3
396,8
438,3
La raie F est due à l'élément Réponse Note de 0,00 sur 1,00
Pour expliquer le spectre solaire, en particulier la présence des raies d’absorption, il faudra attendre le début du XXème siècle avec l’avènement de la mécanique quantique. Dans l’atome d’Hydrogène que nous allons étudier, tous les niveaux d’énergie ne sont pas accessibles, seuls certains le sont, on parle de quantification. Un atome excité émettra un photon possédant une certaine énergie, donc à une certaine fréquence.
Voici le diagramme d’énergie de l’atome d’Hydrogène :
Question 3 Calculer en eV la variation d’énergie E n2 correspondant aux transitions entre les niveaux d’énergie E n et E 2 , pour n=3 à n=8.
E n2 = Réponse
Question 4 En déduire la fréquence f du photon ( en Hz) correspondant et sa longueur d'onde l (en nm)
f = Réponse x 10 ( - Réponse Hz
l = Réponse nm
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