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Interpréter le spectre de la lumière d'une étoile
Bonjour à tous, j'espère que vous passez une agréable journée 
J'ai un exercice à faire, je ne l'ai pas très bien compris et n'ai ainsi pas pu répondre à toutes les questions, et je ne suis pas sûre d'avoir les bonnes réponses... Je vous remercie par avance pour le temps que vous m'accordez !
Voici l'énoncé :
J'ai à ma disposition le profil spectral de l'étoile Alnilam
J'ai également le diagramme énergétique simplifié de l'atome de sodium :
(niveau n=1) E1 = -5,14
(niveau n=2) E2 = -3,03
(niveau n=3) E3 = -1,93
(niveau n=4) E4 = -1,51
(niveau n=5) E5 = -1,38
(niveau n -> ∞) E∞ = 0
Le niveau E1 est celui de la plus basse énergie.
On souhaite déterminer si la raie d'absorption notée Na I présente dans le spectre de l'étoile Alnilam correspond à une transition entre les niveaux 1 et 2 ou entre les niveaux 2 et 3 de l'atome de sodium.
Voici les questions :
1. Pourquoi dit-on que l'énergie d'un atome est quantifiée ?
2. La présence d'une raie d'absorption correspond-elle à une transition d'un niveau inférieur à un niveau supérieur ou l'inverse ?
3. Calculer les longueurs d'ondes des photons correspondant à une transition entre les niveaux 1 et 2 d'une part et 2 et 3 d'autre part.
4. À quelle transition correspond la raie notée Na I ?
5. Que nous apprend la présence de cette raie au sujet de l'étoile Alnilam ?
----------------
Je vous laisse voir où je me situe dans mon devoir :
Voici ce que j'ai fait pour le moment :
1. On dit de l'énergie d'un atome qu'elle est quantifiée car elle ne peut avoir que certains niveaux d'énergie possibles. En effet, un atome ne peut pas exister dans un état intermédiaire entre deux niveaux.
2. La présence d'une raie d'absorption correspond à une transition d'un niveau inférieur à un niveau supérieur.
3.
Calcul de la longueur d'onde correspondant à la transition entre les niveaux 1 et 2.
ΔE = N1 - N2
ΔE = -5,14 - (-3,03)
ΔE = -2,11
Calcul de la longueur d'onde correspondant à la transition entre les niveaux 2 et 3.
ΔE = N2-N3
ΔE = -3,03 - (-1,93)
ΔE = -1,1
4. Je n'ai pas compris la question... Si je me réfère au profil de l'étoile spectral fourni, Na I a une intensité égale environ à 1000, et une longueur d'onde correspondant à environ 580 nm.
5. Je n'ai pas compris...
Je ne sais pas si mes calculs sont corrects, et je suis totalement bloquée... En espérant que vous pourrez m'apporter de l'aide afin de me permettre de corriger mes erreurs et de m'aider à comprendre la suite de l'exercice. Je vous souhaite une bonne journée
Bonjour.
Regardons vos réponses en détail...
1. On dit de l'énergie d'un atome qu'elle est quantifiée car elle ne peut avoir que certains niveaux d'énergie possibles. En effet, un atome ne peut pas exister dans un état intermédiaire entre deux niveaux.
Bonne réponse pour la question 2.
Pour la question 3, il y a deux choses qui ne vont pas...
-tout d'abord, quand on calcule une variation en physique, on écrit toujours
X = Xfinal - Xinitial.
On aura donc, pour la transition n = 1
n = 2 E12 = E2 - E1
soit, numériquement :
E12 = -3.03 - (-5.14) = 2.11 eV
-deuxième chose, une fois calculée la valeur de
E, il reste à déterminer la longueur d'onde 
de la radiation correspondante ; cela nécessite de convertir les eV en J et d'utiliser ensuite la relation donnant l'énergie d'un photon en fonction de la longueur d'onde à laquelle il appartient (E = h c / ).
4. Je n'ai pas compris la question... Si je me réfère au profil de l'étoile spectral fourni, Na I a une intensité égale environ à 1000, et une longueur d'onde correspondant à environ 580 nm.
n = 2 puis n = 2 n = 3, comparez les résultats obtenus aux 580 nm de la raie Na I puis concluez.
Revoyez les questions 3 et 4, on s'occupera de la 5 ensuite.
A plus.
Bonjour,
Tout d'abord merci pour votre réponse
Pour la question 3 il s'agit d'une grossière erreur de ma part que j'avais en effet déjà rectifiée sur le papier une fois après avoir posté sur le forum.
Question 3 :
On obtient donc :
Calcul de la longueur d'onde correspondant à la transition entre les niveaux 1 et 2.
ΔE = N2 - N1
ΔE = -3,03 - (-5,14)
ΔE = 2,11 eV
ΔE = 2,11 x 1,602.10^-19
ΔE = 3,38.10^-19 J
ΔE = h . c / 𝜆 soit 𝜆 = h . c / ΔE
𝜆 = 6,626.10^-34 . 3,00.10^8 / 3,38.10^-19
𝜆 = 5,88.10^-7
𝜆 = 588 nm
Calcul de la longueur d'onde correspondant à la transition entre les niveaux 2 et 3.
ΔE = N3-N2
ΔE = -1,93 - (-3,03)
ΔE = 1,1 eV
ΔE = 1,1 x 1,602.10^-19
ΔE = 1,76.10^-19 J
ΔE = h . c / 𝜆 soit 𝜆 = h . c / ΔE
𝜆 = 6,626.10^-34 . 3,00.10^8 / 1,76.10^-19
𝜆 = 1,81.10^-6
𝜆 = 1810 nm
Question 4 :
À partir des résultats obtenus à la question précédente, on peut donc dire que la raie notée Na I correspond à la transition entre le niveau 1 et le niveau 2 qui se situe aux alentours des 588 nm.
Pour la question 5, je ne comprends pas ce que je dois faire...
Salut,
Bon pour la 3, pour la 5 c'est juste de la reflexion.
Si la raie noir correspond a un element chimique, ca veux dire qu'il a ete absorbé.
Donc si il y a cette element chimique au sein de cette etoile, alors l'atone obsorbera cette radiation, et donc tu conclus qu'au sein de l'etoile il y a presence de Na I.
Calcul de la longueur d'onde correspondant à la transition entre les niveaux 2 et 3.
ΔE = N3-N2
ΔE = -1,93 - (-3,03)
ΔE = 1,1 eV
ΔE = 1,1 x 1,602.10^-19
ΔE = 1,76.10^-19 J
ΔE = h . c / 𝜆 soit 𝜆 = h . c / ΔE
𝜆 = 6,626.10^-34 . 3,00.10^8 / 1,76.10^-19
𝜆 = 1,81.10^-6
𝜆 = 1810 nm
= 1.13 10-6 m = 1130 nm
Pour la 5, mkask vous a mis sur la voie.
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