Bachelard

Disponible uniquement sur Etudier
  • Pages : 24 (5798 mots )
  • Téléchargement(s) : 0
  • Publié le : 13 décembre 2009
Lire le document complet
Aperçu du document
1 TERMINALE SCIENTIFIQUE JEUDI 8 NOVEMBRE 2007

1 Correction DEVOIR SURVEILLÉ DE PHYSIQUE-CHIMIE

1 SUJET PORTANT SUR L’ENSEIGNEMENT OBLIGATOIRE et la spécialité

2 Exercice I : où il est question de lumière…….

2 PARTIE A

1. On observe sur l'écran une figure perpendiculaire à la direction du fil constituée d'une tachecentrale de largeur L. La lumière ne se propage plus de façon rectiligne, le phénomène observé est la diffraction de la lumière. Or ce phénomène est caractéristique des ondes, donc la lumière est de nature ondulatoire.
2. L'angle θ est l'angle entre le centre de la tache centrale et le centre de la zone de première extinction. Voir figure ci-dessus.
3. Le schéma montre que: tanθ = [pic] = [pic] θétant petit et exprimé en radian, on a tan θ = θ, donc θ = [pic]
4. Le lien entre les grandeurs θ, λ et a est: θ = [pic] Avec: θ en rad ; λ et a en m.
5. En égalant les deux expressions de θ, il vient: [pic] = [pic] Soit L = [pic]
6. D’après la formule trouvée au 5., pour λ et D fixés, la largeur L "de la tache centrale" est inversement proportionnelle au diamètre a du fildiffractant. Donc la tache centrale la plus grande correspond au fil de diamètre le plus petit : Figure A associée à a1 = 60 µm et Figure B associée à a2 = 80 µm
7. La lumière émise par la source laser est monochromatique : cela signifie que la lumière laser est constituée d'une seule radiation de fréquence fixée (ou de longueur d'onde dans le vide fixée).
8. Le graphe L = f(1/a) montreune droite qui passe par l'origine : donc la largeur L de la tache centrale est proportionnelle à l'inverse du diamètre du fil, soit 1 /a.
L'équation modélisant la droite est de la forme: L = k.[pic] avec k le coefficient directeur de cette droite.
Ceci est en accord avec l'expression L = [pic] car D et λ sont constantes.
9. Déterminons le coefficient directeur k : soient les points O(0;0) et B (25 000 m-1; 0,068 m ) :
k = [pic] A.N : k = [pic] k = 2,7 x10–6 m² l’équation de la courbe est L = 2,7 x10–6x ([pic])
En identifiant les expressions: L = k.[pic] et L = [pic] il vient k = 2.λ.D soit λ = [pic]
A.N : λ = [pic] λ = = 5,4 ×10–7 m
10. La fréquence ν de la lumière monochromatique émise par la source laser est donnée par la relation : ν = [pic]A.N : ν = [pic] ν = 5,5×1014 Hz. calcul effectué avec la valeur non arrondie de λ
11. Le verre flint étant un milieu dispersif, la célérité V de la lumière dépendra de la fréquence de l’onde.
La fréquence d'une radiation monochromatique est indépendante du milieu de propagation traversé donc la fréquence de la lumière laser ne change pas à la traversée du verre flint. Par contre, lalongueur d'onde λ varie avec le milieu de propagation car λ(vide) = [pic] et λ(flint) = [pic] or nflint = [pic] soit Vflint = [pic] et λ(n) = [pic] = [pic]
Ce qui caractérise la couleur de la radiation est la fréquence et non la longueur d'onde, donc la couleur de la radiation ne change pas à la traversée du verre flint.

PARTIE B

1. Radiations lumineuses et spectro
1.1.On constate que l’absorbance est significative entre 510 nm et 560 nm
La solution de permanganate de potassium est de couleur complémentaire aux radiations absorbées (les vertes) soit violette (magenta).

1.2. Un laser de longueur d'onde 540 nm serait adapté pour cette étude car sa longueur d’onde est dans l’intervalle d’absorbance maximale.

2. Absorbance et cinétique chimique

2.1.D’après l’équation, on constate que la réaction consomme des ions permanganate donc la concentration [MnO4–(aq)](t) diminue. Or Aλ(t) = k. [MnO4–(aq)](t) donc l’absorbance Aλ(t) diminue au cours du temps.

2.2. Soit n1 la quantité initiale en ion permanganate. D’après la définition de la concentration, on a n1 = [[pic](aq)].V1 A.N : n1 = 5,0×10-4×1,0×10-3 n1 = 5,0 ×10-7 mol
Soit...
tracking img