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Question d'oral
Comment la spectroscopie (Kirchhoff/Bunsen) permet-elle d’identifier des éléments chimiques à distance ?
Réponse d'oral
La spectroscopie, développée par Kirchhoff et Bunsen au XIXe siècle, permet d’identifier des éléments chimiques à distance en décomposant la lumière reçue et en reconnaissant leurs raies caractéristiques. Un prisme ou un réseau sépare cette lumière selon ses longueurs d’onde : on obtient un spectre. Celui-ci peut présenter des lignes brillantes ou sombres, à des positions bien précises. Chaque élément possède ainsi une sorte de signature lumineuse, comparable à un code-barres. Il devient donc possible de connaître la composition d’une étoile sans jamais y prélever de matière.Pourquoi cette signature existe-t-elle ? Dans un atome, les électrons ne peuvent occuper que certains niveaux d’énergie. Lorsqu’ils passent de l’un à l’autre, ils absorbent ou émettent une quantité précise d’énergie, correspondant à une longueur d’onde donnée. Un gaz chaud et peu dense produit des raies d’émission brillantes. Un gaz plus froid, placé devant une source lumineuse continue, absorbe certaines longueurs d’onde : il produit des raies d’absorption sombres. Pour un même élément, ces raies correspondent aux mêmes transitions entre niveaux d’énergie.En 1859, Kirchhoff explique ainsi que les raies sombres du sodium dans le spectre solaire correspondent aux raies jaunes observées en laboratoire, autour de 589 nanomètres. Le sodium est donc présent dans l’atmosphère du Soleil. En 1860, avec Bunsen, il découvre aussi le césium grâce à ses raies bleues caractéristiques. L’essentiel consiste à comparer les signatures célestes aux mesures terrestres : la lumière devient une preuve chimique. Jusqu’où cette lecture de la lumière permettra-t-elle de connaître des mondes que nous ne pourrons jamais atteindre ?
Autres questions
1.Pourquoi dit-on que la lumière est un “message” en astronomie ? Donnez 3 informations qu’un spectre peut fournir.2.En quoi la lunette de Galilée (1609) est-elle un tournant épistémologique (preuve, observation, remise en cause) ?3.Que sont les raies de Fraunhofer (1814) et pourquoi ont-elles compté dans l’histoire des sciences ?5.Expliquez l’effet Doppler en astronomie et donnez un exemple de ce qu’il permet de mesurer.