Les étoiles : dispersion de la lumière - Physique Chimie - Seconde

Les étoiles : dispersion de la lumière - Physique Chimie - Seconde

Nous vous proposons un cours de Physique Chimie gratuit niveau Seconde, rédigé par notre professeur, qui porte sur le chapitre "Les étoiles", plus précisément sur la dispersion de la lumière.

Dans la première partie de ce cours, vous verrez comment pratiquer une démarque expérimentale pour établir un modèle à partir d'une série de mesures, et pour déterminer l'indice de réfraction d'un milieu. Vous apprendrez également à interpréter qualitativement la dispersion de la lumière blanche par un prisme.

Consultez et téléchargez gratuitement ce cours de Physique Chimie niveau Seconde sur les étoiles et la dispersion de la lumière !

Les étoiles : dispersion de la lumière - Physique Chimie - Seconde

Le contenu du document


Plusieurs méthodes, en lien avec le programme, pour comprendre les notions importantes de ce chapitre sur la dispersion de la lumière, vous sont proposées. Ce programme sera essentiellement repris en classe de Première S et de Terminales S.

Ce chapitre doit vous permettre de comprendre ces types de phénomène observable dans la vie quotidienne :

Expériences dispersion de la lumière - Physique Chimie - Seconde

Dans la première expérience, nous observons un bol contenant une pièce de monnaie. Selon si le bol est rempli d’air ou d’eau, sachant que le point de vue de l’observation de la situation est identique, la pièce de monnaie ne se situe pas au même endroit.

Dans la deuxième expérience, une paille est positionnée dans un verre. Selon si nous observons cette paille dans la partie où il y a de l’air ou la partie où il y a de l’eau dans le verre, la paille ne se situe pas au même endroit.


ANALYSER DES DOCUMENTS SCIENTIFIQUES

Document : dispersion de la lumière - Physique Chimie - Seconde

Docu

Définir la réfraction : la réfraction est le changement que subit la direction de propagation d’une onde lorsqu’elle traverse la surface de séparation entre deux milieux.

Selon Ptolémée : Il introduit le terme réfraction, qui correspond à un brusque changement de direction de propagation de la lumière, lorsque cette dernière change de milieu de propagation. Il propose alors une modélisation des différents rayons incidents et réfractés dont voici un schéma :

Schéma de la réfraction - Dispersion de la lumière - Physique Chimie - Seconde

Selon Descartes : plusieurs siècles plus tard et suite à de nombreuses recherches et évolutions, apparaît une expression littérale, connue sous le nom de la deuxième loi de Snell-Descartes qui fait intervenir l’angle d’incidence, noté i1, et l’angle de réfraction, noté i2, mais également les indices de réfraction, notés n, sans unité et qui sont caractéristiques de chaque milieu.

Deuxième loi de Snell-Descartes - Dispersion de la lumière - Physique Chimie - Seconde

Remarque : il existe un phénomène, nommé une réflexion totale, pour lequel i1 = i’1

Phénomène de réflexion totale - Dissipation de la lumière - Physique Chimie - Seconde


PRATIQUER UNE DEMARCHE EXPERIMENTALE POUR ETABLIR UN MODELE A PARTIR D'UNE SERIE DE MESURES ET POUR DETERMINER L'INDICE DE REFRACTION D'UN MILIEU

Lors d’une séance de travaux pratiques, dont l’objectif est l’étude de la réfraction air-plexiglas, des élèves mesurent l’angle de réfraction r, d’un fin faisceau laser pour divers angle d’incidence i. Ils doivent retrouver la valeur de l’indice de réfraction du milieu plexiglas connaissant la valeur de l’indice de réfraction de l’air : nair = 1,00

Voici le schéma du montage pour une mesure à réaliser :

Schéma réfraction air-plexiglas - Dispersion de la lumière - Physique Chimie - Seconde

Les résultats des différentes mesures sont regroupés dans le tableau suivant :

Nous en déduisons la deuxième loi de Descartes : nair sin i = nn sin r

Nous pouvons utiliser la fonction Mathématique : y = ax et tracer ainsi sin i = f(sin r)

L'expression devient alors : Calcul deuxième loi de Descartes - Dispersion de la lumière - Physique Chimie - Seconde

Calculons, à l’aide d’Excel, les valeurs de sin i et de sin r, puis traçons la droite pour en déduire la valeur de nplexiglas à l’aide du coefficient de proportionnalité

L’équation de la droite nous permet d’écrire :

Nous en déduisons que : nplexiglas = 1,5177 x 1,00 = 1,5

 

INTERPRETER QUALITATIVEMENT LA DISPERSION DE LA LUMIERE BLANCHE PAR UN PRISME

Le prisme dévie la lumière et décompose la lumière blanche. C’est le phénomène de dispersion de la lumière. C’est un spectre continu du rouge au violet. La figure ainsi obtenue s’appelle le spectre de la lumière blanche.

Spectre de la lumière blanche - Dispersion de la lumière - Physique Chimie - Seconde

Dans le cas d’une lumière rouge, le faisceau laser est dévié mais ne comporte qu’une seule couleur. On observe un spectre avec une raie fine rouge.

Lumière rouge - Dispersion de la lumière - Physique Chimie - Seconde

En conclusion, la lumière émise par un laser n’est pas décomposée. Cette lumière est dite monochromatique. Par contre, la lumière blanche se décompose en plusieurs couleurs. Elle résulte donc de la superposition de différentes lumières colorées. Cette lumière est dite polychromatique.

Remarque : pourquoi le prisme décompose-t-il la lumière blanche ? Le prisme est un milieu appelé dispersif. Son indice de réfraction change en fonction de la radiation qui le traverse.

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