Exercice 3 ( 5 points ) On réalise les expériences 1 et 2 schématisées ci-dessous : Expérience 1








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18/04/2007

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DEVOIR SURVEILLE N°2 ( 2nde )
( 20 points ; 1h20min )
N.B. - Deux points seront réservés à la qualité de la présentation et de la rédaction.

  • Dans la mesure du possible toute réponse devra être justifiée.


Exercice 1 ( 5 points )



On schématise la réfraction d’un rayon de lumière monochromatique passant de l’air dans l’eau.



  1. Reproduire et compléter ce schéma en indiquant le point d’incidence I, en dessinant la normale

( NN’) à la surface de séparation des deux milieux et en indiquant l’angle d’incidence i1 et l’angle de réfraction i2 ( valeurs non demandées ).

  1. Donner l’expression de la seconde loi de Descartes.

  2. Calculer l’angle de réfraction i2 si l’angle d’incidence i1 vaut 60°.



Exercice 2 ( 4 points )



Un rayon lumineux monochromatique arrive sur une vitre ABCD faite de verre d’indice nverre = 1,47 et d’une certaine épaisseur e. L’angle d’incidence sur la surface AB est i1 = 30° ( voir figure ci-dessous ).



  1. Calculer l’angle de réfraction i2 du rayon dans le verre. Reproduire le schéma ci-dessus sur votre copie puis tracer ce rayon.

  2. Déterminer l’angle d’incidence i3 de ce rayon sur la surface CD ( surface de séparation entre le verre et l’air)

  3. Avec quel angle de réfraction i4 le rayon émerge-t-il de la vitre ? Tracer sur votre schéma ce rayon émergent.

  4. Comparer la direction du rayon qui arrive sur la vitre et celle de celui qui en sort. Cela dépend-il de la valeur de l’indice nverre ?

  5. Le rayon lumineux incident est de couleur blanche. Comment seront les rayons des différentes couleurs à la sortie de la vitre ? Comparer l’effet d’un prisme et l’effet d’une vitre sur la lumière blanche.



Exercice 3 ( 5 points )




1. On réalise les expériences 1 et 2 schématisées ci-dessous :

Expérience 1





Expérience 2





Associer à chaque expérience ( 1 et 2 ) le spectre correspondant ( A ou B ) de la page suivante ( aucune justification n’est demandée ) . Comment se nomment chacun des deux spectres ? Dans le spectre B qu’elle est la longueur d’onde de la raie colorée ( justifier ) ?

Spectre A


Raie noire

( = 589 nm )

Fond coloré du spectre de la lumière blanche

Spectre B









Fond noir

Raie colorée

(’ = ? )

2. Comment doit-on modifier le dispositif de l’expérience 2 pour obtenir le spectre continu de la lumière blanche ? Décrire brièvement ce spectre. La modification ayant été effectuée on diminue progressivement la tension d’alimentation de la lampe servant de source de lumière blanche. Quelles modifications observe-t-on sur l’écran ?

3. Comment doit-on modifier le dispositif de l’expérience 1 pour obtenir le spectre de bandes d’absorption d’une solution de permanganate de potassium ? Décrire brièvement ce spectre.

Exercice 4 ( 4 points )

PARTIE I



Une ampoule contient un gaz noble. Pour déterminer sa nature, on observe son spectre d’émission ( voir page suivante ).

On dispose également des longueurs d’onde ( en nm ) des principales raies d’émission de trois gaz nobles.
Xénon ( Xe ) : 418 ; 433 ; 446 ; 508 ; 529 ; 534 ; 542 ; 547 ; 598 ; 605 ; 610 ; 660.
Hélium ( He ) : 447 ; 471 ; 492 ; 501 ; 587 ; 668.
Néon ( Ne ) : 439 ; 443 ; 585 ; 597 ; 618 ; 640 ; 660.



  1. Le gaz contenu dans l’ampoule est-il l’un de ces trois gaz ? Si oui Lequel ( justifier ) ?





PARTIE II

On dispose d’un filtre en gélatine coloré orange. On donne la courbe représentant la lumière transmise par ce filtre en fonction de la longueur d’onde de la radiation qui le traverse.



  1. On constitue une lampe avec l’ampoule de la partie I. A l’aide de cette lampe et du filtre, peut-on obtenir une lumière pratiquement monochromatique ? Si oui, quelle sera la longueur d’onde de la radiation ainsi isolée ? Quelle sera sa couleur ?


Données :


Couleurs du spectre de la lumière blanche

violet


bleu

vert

jaune

orange

rouge

Limites en longueur d’onde ( nm )

400-424



424-491



491-575


575-585


585-647


647-700


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