Bac S Novembre 2014 Nouvelle Calédonie Correction © http ...

Bac S Novembre 2014 Nouvelle Calédonie Correction ©
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EXERCICE I - CHEMCAM (5 points) 1. Le laser de ChemCam 1.1. Deux propriétés du laser à choisir parmi les suivantes :
- la lumière émise est monochromatique,
- il présente une très grande puissance par unité de surface,
- un laser émet un faisceau lumineux directif,
- pour le laser pulsé, comme celui de Chemcam, il permet une
concentration temporelle de l'énergie 1.2. D'après le document 1, le laser émet un rayonnement de longueur d'onde
égale à 1067 nm, donc supérieure à 800 nm : il s'agit d'un rayonnement
infrarouge et non pas de la lumière visible. 1.3. Afin d'obtenir une irradiance suffisante pour créer un plasma, le
document 1 nous indique qu'elle doit être supérieure à 1,0 GW.cm-2.
On apprend aussi que l'irradiance I correspond à la puissance P par unité
de surface A : I =[pic].
Or P = [pic] et l'aire d'un disque vaut A = ?.R² = ?.[pic],
donc [pic]
[pic] = 3 × 109 W.cm-2 = 3 GW.cm-2
L'irradiance est supérieure à 1,0 GW.cm-2. Les caractéristiques du laser de
Chemcam permettent donc bien d'obtenir une irradiance suffisante pour créer
des plasmas. 2. Test de fonctionnement de l'analyseur spectral de ChemCam. 2.1. L'énergie d'un atome est quantifiée.
Or chaque atome (ou ion) possède des niveaux d'énergie qui lui sont propres
(comme celui de l'élément calcium donné au document 2). La désexcitation spontanée d'un niveau d'énergie Ej à un niveau d'énergie
Ei (Ei