Exercice 1 ( 5 points )

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 ).
2. Donner l'expression de la seconde loi de Descartes.
3. 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 ). [pic] 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
[pic]
Expérience 2
[pic]
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
[pic] Spectre B
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 |violet |bleu |vert |jaune |orange |rouge |
|spectre de la | | | | | | |
|lumière blanche | | | | | | |
| | | | | | | |
|Limites en |400-424 |424-491 |491-575 |575-585 |585-647 |647-700 |
|longueur d'onde (| | | | | | |
|nm ) | | | | | | |
-----------------------
[pic] Raie noire
( lð ð= 589 nm ) Fond coloré du spectre de la lumière blanche Fond noir Raie colorée
(lð = ? ) [pic] [pic] ? = 589 nm ) Fond coloré du spectre de la lumière blanche Fond noir Raie colorée
(?' = ? ) [pic] [pic]