Optique et Physico Chimie 2001 S.T.L (Physique de laboratoire et de procédés industriels) Baccalauréat technologique

Description

Examen du Secondaire Baccalauréat technologique. Sujet de Optique et Physico Chimie 2001. Retrouvez le corrigé Optique et Physico Chimie 2001 sur Bankexam.fr.

Sujets

• 2001

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• Publié par: bankexam
• Publié le: 05 juin 2007
• Nombre de lectures: 73
• Langue: Français

Extrait

BACCALAUREAT TECHNOLOGIQUE : SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE LABORATOIRE

Coeff : 5

Session 2001

Durée : 3 heures

Option : Optique et Physico-Chimie

PHYSIQUE DE LABORATOIRE

ET DE PROCEDES INDUSTRIELS

E

PREUVE

:

OPTIQUE ET PHYSICO CHIMIE

Partie Théorique

NORMAL

Ce sujet comporte 7 pages

Page 1/7

OEPLME101

La calculatrice (conforme à la circulaire N°99-186 du 16-11-99) est autorisée

Deux documents réponses sont à rendre avec la copie

Une feuille de papier millimétré

CHIMIE (4 points)

On considère le nucléïde :

13

27

Al .

1. Que représentent les nombres 13 et 27 ? Quelle est la composition du noyau d'un atome d'aluminium

?

2. a) Donner la configuration électronique d'un atome d'aluminium pris dans son état fondamental en

plaçant les électrons dans les cases quantiques.

b) En déduire la place occupée par cet élément chimique dans la classification périodique.

c) L'aluminium donne préférentiellement un ion stable. Lequel ?

Donner la configuration électronique de cet ion. Pour passer de l'atome à l'ion, l'élément

aluminium subit une modification électronique qui met en évidence une propriété chimique

commune aux métaux. Quelle est cette propriété ?

3.

A l'état solide, l'aluminium cristallise dans le système cubique à faces centrées. Compléter le schéma

fourni sur le document-réponse "Chimie" afin de représenter une maille de ce cristal.

Calculer le nombre d’atomes de Al appartenant en propre à une maille.

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Coeff : 5

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Durée : 3 heures

Option : Optique et Physico-Chimie

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ET DE PROCEDES INDUSTRIELS

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PREUVE

:

OPTIQUE ET PHYSICO CHIMIE

Partie Théorique

NORMAL

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DOCUMENT-REPONSE "Chimie"

(A compléter et à rendre avec la copie)

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Option : Optique et Physico-Chimie

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PREUVE

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OPTIQUE ET PHYSICO CHIMIE

Partie Théorique

NORMAL

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OEPLME101

OPTIQUE

(16 points)

I –

Etude d'un viseur de banc d'optique

1°)

L'objectif du viseur, lentille mince de distance focale f '

ob

= +80 mm, est un achromat constitué de

deux lentilles minces accolées L

1

et L

2

, de vergence C

1

et C

2

, taillées dans des verres différents de

constringences :

ν

1

= 60,5 et

ν

2

= 35,5.

1.1

Calculer les vergences C

1

et C

2

des deux lentilles.

1.2

La lentille L

1

est équiconvexe. Exprimer la vergence de la lentille en fonction des rayons de

courbure R

1

et R

2

de ses faces, en précisant sur un schéma orienté la signification de R

1

et R

2

.

Application numérique : la valeur commune du rayon de courbure est 34 mm. Calculer l'indice n

du verre de la lentille L

1

.

2°)

Différents oculaires peuvent s'adapter à la monture de ce viseur.

L'un d'eux est représenté sur la figure n°1. Il peut coulisser dans un tube qui porte le réticule R et se

fixe au corps du viseur.

2.1

Un observateur emmétrope n'accommodant pas règle l'oculaire à sa vue. Où se trouve alors

l'image du réticule donnée par l'oculaire ?

2.2

Quelle est la position du réticule ? Pourquoi peut-on affirmer qu'il s'agit d'un oculaire positif ?

2.3

Cet oculaire est schématisé sur la figure n°2 : F

1

et F'

1

sont les foyers du verre de champ, F

2

et F'

2

sont les foyers du verre d'oeil.

2.3.1

Ecrire le symbole de ce doublet : f '

1

et f '

2

désignent les distances focales et a désigne le

paramètre du doublet.

2.3.2 Exprimer littéralement,

en fonction du paramètre a

, la position des foyers F

oc

et F'

oc

, des

plans principaux H

oc

et H'

oc

de ce doublet.

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Partie Théorique

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3°)

Le viseur, qui a pour objectif l'achromat de distance focale f '

ob

, décrit à la question (1) est équipé de

cet oculaire. L'observateur emmétrope l'utilise pour pointer, sans accommoder, un point objet A, situé

sur l'axe. La distance de visée (ou distance de l'objet à l'objectif O du viseur) est alors 155 mm.

3.1

Déterminer la position de l'image objective A

1

, par rapport à l'objectif.

3.2

Placer sur le schéma (figure n°3 du document réponse "Optique") sans respecter l'échelle, le

foyer F

oc

de l'oculaire, l'image objective A

1

et le réticule R.

4°)

Un observateur myope souhaite viser l'objet A, sans accommoder et sans modifier la distance de

visée. Son punctum remotum est à 60 cm de l'oeil. L'oeil est en F'

oc

. la distance focale de l'oculaire est

f '

oc

= 4,5 cm.

4.1

L'observateur déplace l'oculaire dans le tube T.

Calculer la nouvelle position du foyer objet F

oc

de l'oculaire par rapport à l'image objective A

1

.

4.2

Les figures

4 a)

et

4b)

ne sont pas à l'échelle.

Laquelle de ces deux figures correspond à l'utilisation du viseur par l'observateur myope.

Justifiez votre réponse.

4.3 L'observateur myope doit-il enfoncer ou tirer l'oculaire ?

II – Spectroscope à réseau

1°)

Le réseau par transmission, posé sur le plateau d'un spectroscope, est éclairé par un faisceau de

lumière parallèle. On désigne par

i

l'angle d'incidence, par

i'

l'angle de diffraction, par

a

le pas du

réseau et par

k

l'ordre du spectre observé.

λ

est la longueur d'onde.

Rappeler la formule fondamentale des réseaux et préciser sur un schéma la convention de signe.

2°)

Une lampe à vapeur de sodium est utilisée pour réaliser les réglages. On fait en sorte que les rayons

diffractés d'ordre 1 pour la radiation jaune (

λ

= 589,3 nm)

soient normaux au plan du réseau

. Ce

réseau comporte 100 traits/mm.

2.1

Calculer l'angle d'incidence i.

2.2

Sur un schéma (non à l'échelle), placer le réseau, le collimateur et la lunette. Indiquer les

directions des rayons incidents et diffractés.

3°)

On remplace la lampe précédente par une lampe à vapeur de mercure de façon à observer le spectre

d'ordre 1. Dans le tableau,

α

désigne la position de la lunette.

lampe

couleur

λ

(nm)

α

Na

jaune

589,3

176°40’

Hg

jaune

jaune

vert

indigo

violet

579,1

577,0

546,1

435,8

404,7

176°44’

176°45’

176°56’

177°34’

177°45’

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OEPLME101

3.1

Tracer, sur papier millimétré, la courbe d'étalonnage

α

= f(

λ

). Echelle : en abscisses 1 cm pour

10 nm - en ordonnées 1 cm pour 10’.

3.2

Quel nom donne t-on au spectre observé ?

3.3

Utiliser la courbe pour déterminer le rapport :

Δα

/

Δλ

(unité : °/nm)

après avoir indiqué les points

A et B choisis pour faire ce calcul. Ce rapport représente la dispersion angulaire du réseau.

3.4

La valeur théorique de la dispersion angulaire du réseau à l'ordre k est donnée par la relation

i'

cos

a

k

Δλ

Δ

i'

=

. Calculer

Δλ

Δ

i'

(unité : rad/m)

, pour ce réseau, utilisé dans les conditions de

l'expérience.

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OEPLME101

F’

2

Figure n°2

a

F’

1

F

2

F

1

Figure n°1

réticule R

tube T

verre d’oeil

oculaire

O

1

O

2

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Partie Théorique

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DOCUMENT REPONSE "Optique"

(A rendre avec la copie)

Viseur

F’

OC

Figure n°3

oculaire

objectif

Figure n°4

F

OC

A

1

objectif

A

1

F

OC

4a)

4b)

OEPLME101

(PL99048/PL01016)

FICHE DE MATIERE D'OEUVRE

BACCALAUREAT TECHNOLOGIQUE (S.T.L.)

Physique de Laboratoire et de Procédés Industriels

Session Normale 2001

OPTIQUE ET PHYSICO CHIMIE - Partie Théorique

Durée : 3 heures - Coefficient : 5

A fournir par le centre d'examen :

Feuilles de copie

Feuilles de brouillon

Feuilles de papier millimétré.

A fournir par le candidat :

La calculatrice (conforme à la circulaire N°99-186 du 16-11-99) est autorisée

Documents interdits :

Tous les documents sont interdits.

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Durée : 3 heures

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:

OPTIQUE ET PHYSICO CHIMIE

Partie Théorique

Normale

Ce Corrigé comporte

pages

Page 1/

PL99048C

CORRIGE BAREME

1.

Z = 13 : numéro atomique

A = 27 : nombre de masse

13 protons

14 neutrons

0,25 point

0,25 point

0,5 point

a) 13 électrons

1s

2

2s

2

2p

6

3s

2

3p

1

0,5 point

b) 3

ème

ligne

3

ème

colonne (ou 1

ère

colonne du bloc p)

0,5 point

2.

c) Al

3+

; 1s

2

2s

2

2p

6

2

×

0,25 point

Caractère réducteur

0,5 point

3.

Document complété

0,5 point

Nombre d’atomes en propre

8

×

8

1

+ 6

×

2

1

= 4

0,5 point

↑↓

↑↓

↑↓

↑↓

↑↓

↑

↑↓