Lorsqu’un rayon lumineux change de milieu de propagation, il peut être dévié.
Une expérience qui montre ce phénomène est schématisée ci-dessous.
Q1) Ce phénomène s'appelle:
la décomposition
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Q2) Sur le schéma de l’expérience figurent les angles i et r mesurés par rapport à la normale. L’angle i correspond au rayon lumineux :
important
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Q3) Une loi fait la relation entre les angles i et r. Lorsque, comme sur le schéma, la lumière passe de l’air vers un autre milieu transparent, cette loi s’écrit : nair x sin i = nmilieu x sin r Cette loi s'appelle:
la loi d'Ohm
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Q4) Dans la loi énoncée à la question Q3), nair et nmilieu représentent:
le nombre de couleurs du milieu transparent
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Pour les calculs des questions qui suivent (Q5, Q6 et Q9), vous pouvez:
- utiliser les fonctions de calcul de sinus de votre calculatrice (si elle est correctement paramétrée en degré)
- utiliser la calculatrice Windows (présente dans les accessoires Windows)
- utiliser le tableau de sinus accessible ici
Q5) On met en œuvre l’expérience schématisée ci-dessus. Sachant que l’on a choisi i = 45° et que pour l’eau neau = 1,33 , la valeur de r, arrondie au degré le plus proche, est :
r = 1°
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Q6) Dans l’expérience schématisée ci-dessus, on remplace l’eau par de l’alcool à brûler. Sachant que l’on a choisi i = 80°, on a obtenu r = 46°. On peut en déduire que la valeur de nalcool pour l’alcool à brûler est :
nalcool = 3680
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On réalise un deuxième dispositif comme schématisé ci-contre : avec celui-ci, on peut étudier au point B le rayon lumineux lorsqu’il passe d’un milieu transparent vers l’air.
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Q7) Sur ce dispositif, lorsque le rayon lumineux pénètre dans le milieu transparent au point A, on constate qu’il n’est pas dévié. L’explication est que :
Le rayon lumineux est perpendiculaire à la surface qui sépare l’air et le milieu transparent.
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Q8) Lorsque la lumière sort du milieu transparent en B, la loi qui fait la relation entre les angles i est r n’est plus la même qu’à la question Q3. Elle devient :
nmilieu x sin r = nair x sin i
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Q9) On met en œuvre l’expérience schématisée à la question Q7). Sachant que l’on a choisi, au niveau du point B, i = 36° et que le milieu transparent est du plexiglas tel que nnplexi = 1,50, la valeur de r, arrondie au degré le plus proche, est :
r = 1°
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Q10) Il existe deux types de spectroscope. La différence entre les deux types réside dans l’élément qui décompose la lumière. Les deux éléments possibles pour décomposer la lumière sont :
filtre ou réseau
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Q11) Le spectre d’une lumière visible est gradué de 400 nm à 800 nm. Il s’agit de caractériser chaque radiation lumineuse du spectre par une valeur notée l (« lambda ») Cette valeur désigne :
la célérité de la radiation lumineuse
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On a réalisé à l’aide d’un spectroscope le spectre de la lumière produite par un laser. Celui-ci est donné ci-contre.
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Q12) D’après ce spectre, on peut dire de la lumière du laser qu’elle est :
Monochromatique
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Q13) Pour ce laser, la valeur de l qui le caractérise vaut :
l = 400 nm
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Le spectre d’une première lampe à incandescence, de type « halogène », est donné ci-contre.
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Q14) Ce type de spectre est qualifié de :
Spectre de distorsion
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Le spectre d’une deuxième lampe à incandescence, « classique » celle-ci, est donné ci-contre.
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Q15) La différence par rapport au spectre de la question 14 peut indiquer :
que cette deuxième lampe est grillée
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Le spectre donné ci-contre pour la question Q16 a été obtenu en faisant passer de la lumière blanche à travers une solution de chlorophylle.
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Q16) Ce spectre indique:
que la chlorophylle est fluorescente
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Le spectre donné ci-contre pour la question Q17 a été obtenu à l’aide d’une lampe spectrale (ce type de lampe produit de la lumière quand on envoie des décharges électriques dans le gaz qu’elle contient)
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Q17) Ce type de spectre est qualifié de :
Spectre de distorsion
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On donne ci-dessous les valeurs de l caractéristiques de quelques éléments chimiques. :
Elément chimique
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Hydrogène
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Potassium
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Calcium
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Radiations caractéristiques
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434 nm; 486 nm; 656 nm |
404 nm; 580 nm; 766 nm
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422 nm; 645 nm; 715 nm
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Q18) La lampe spectrale qui a donné le spectre de la question 17 contient des vapeurs :
d’hydrogène
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Le spectre donné ci-contre pour la question Q19 a été obtenu en faisant passer de la lumière à travers un gaz.
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Q19) En vous aidant du tableau précédant la question Q18, indiquer si le gaz ayant donné le spectre (a) ci-dessus est constitué de vapeurs :
d’hydrogène |
Le spectre donné ci-contre pour la question Q20 a été obtenu en faisant passer de la lumière à travers un gaz.
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Q20) En vous aidant du tableau précédant la question Q18, indiquer si le gaz ayant donné le spectre (b) ci-dessus est constitué de vapeurs :
d’hydrogène |