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RENDRE L’ENONCE AVEC LA COPIE Exercice n° 1 : composition d’une étoile ( 17 points) U ![]() Dès 1814, le physicien allemand Fraunhofer remarque la présence de raies noires dans le spectre du Soleil. Kirchoff mesure la longueur d'onde de plusieurs milliers de ces raies et montre qu'elles coïncident avec celles émises par divers éléments chimiques: hydrogène, calcium, cuivre, fer, zinc.... Il publie, en 1861, le premier atlas du système solaire.
Que représentent les raies noires dans le spectre du Soleil ? Les raies noires correspondent aux radiations absorbées par les éléments chimiques présents dans l’atmosphère du soleil.
Recommencer pour les autres raies d'émission Compléter le tableau ci-dessous
on prendra la feuille de papier millimétré dans le sens de la largeur Cette courbe servira de courbe d’étalonnage. Échelle :
(origine des ordonnées à 380 nm.) ![]()
L’équation de la droite obtenue est du type : = a x L + b Prenons deux couples de coordonnées (L ; ) Soient deux points A et B : A (O ; 390) et B(203 ; 545)
390 = a x 0 + b d’où b = 390 nm
545 = a x 203 + 390 d’où a = 545-390 = 0,764 nm.mm-1 203 L’équation de la droite est donc égale à : = 0,764 L + 390
On tolèrera des écarts de 2 nm à cause des défauts de reprographie et des imprécisions de lecture sur la courbe d’étalonnage. R ![]()
Données :
![]() Exercice n° 2 : Les spectres ( 8 points) Compléter avec un ou plusieurs mots :
d’ émission________________________________________ ;
e. Un gaz ne peut absorber que des radiations qu’il est aussi susceptible d’ _émettre________________________________.
_longueur d’onde_____________________________________ ; elle s’exprime en __nm___ ; ce qui correspond à ___10-9______ m. Exercice n° 3 : La réfraction de la lumière ( 13 points) On dispose d’un prisme en verre, d’indice de réfraction njaune = 1,331 et d’angle  =45°. L’indice njaune a été mesuré avec une lumière jaune monochromatique. On éclaire le prisme par un faisceau de lumière monochromatique jaune perpendiculairement à la surface de séparation air-verre. On représente ce faisceau par un rayon. ![]()
L’angle d’indidence i est l’angle entre le rayon incident et la normale à la surface de séparation. Dans cet exercice, la normale à la surface de séparation air/verre et le rayon incident sont confondus. On a donc i = 0° D’après la loi de Descartes nair x sin i = nverre x sin r sin r = nair x sini nverre sin r = 1,000 x sin 0 = 0 d’où r = 0° 1,331 ![]()
![]() ![]() ![]() 180 – 45- 90 = 45° ![]() i1 = 9 0 - = 90 - 45 = 45 °
Expression de la loi de Descartes : nverre x sin i1 = nair x sin i2 sin i2 = nverre x sini1 nair sin i2 = 1,331 x sin 45 = 0,94 1,000 D’où i2 = 70°
nverre x sin i1 = nair x sin i’2 sin i’2 = nverre x sini1 nair sin i’2 = 1,286 x sin 45 = 0,91 1,000 D’où i2 = 65,5° = 66 °
(On justifiera la réponse en exprimant et en calculant pour ces deux faisceaux l’angle de déviation Djaune et Drouge ) ![]() L’angle de déviation correspond à l’angle entre le prolongement du rayon incident et le rayon réfracté i1 = i2 – D jaune Djaune = i2 – i1 = 70 - 45 = 25° Drouge = i’2 – i1 = 66 -45 = 21° Le faisceau le plus dévié est donc le jaune
Une lumière blanche est constituée de radiations de longueurs d’onde comprises entre 40 nm et 800 nm. Pour chaque longueur d’onde, l’indice de réfraction du verre est différent. Les radiations sortent du prisme avec des angle i2 différents. La lumière blanche est dispersée par le prisme. Exercice n° 4 : L’atome ( 12 points)
mnoyau = Z x mp + (A-Z) x mn = 9 x 1,673 . 10-27 + 10 x 1,675. 10-27 = 3,181 . 10-26 kg
mélectrons = Z x me = 9 x 9,10 . 10-31 = 8,19. 10-30 kg
qnoyau = qprotons = Z x e = 15 x 1,6. 10-19 = 2,4 . 10-18 C
qélectrons =- Z x e = - 15 x 1,6. 10-19 =- 2,4 . 10-18 C Données : Masse d’un proton : mp = 1,673×10-27 kg ; Masse d’un neutron : mn = 1,675×10-27 kg. Masse d’un électron : me-= 9,1010-31 kg Charge élémentaire : e = 1,6 . 10-19 C /9 |