Optique et Physico Chimie 1999 S.T.L (Physique de laboratoire et de procédés industriels) Baccalauréat technologique

Description

Examen du Secondaire Baccalauréat technologique. Sujet de Optique et Physico Chimie 1999. Retrouvez le corrigé Optique et Physico Chimie 1999 sur Bankexam.fr.

Sujets

• 1999

Informations

• Publié par: bankexam
• Publié le: 05 juin 2007
• Nombre de lectures: 55
• Langue: Français

Extrait

BACCALAUREAT TECHNOLOGIQUE : SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE LABORATOIRE

Coeff : 5

Session 1999

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

OEPLME199

La calculatrice est autorisée.

Un document-réponse est à rendre avec la copie.

Deux feuilles de papier millimétré sont nécessaires

PHYSICO-CHIMIE (4 points)

1°)

Comment définit-on l'énergie de première ionisation d'un atome ?

2°)

Une vapeur métallique s'ionise lorsqu'elle est soumise à une radiation dont la longueur d'onde dans

le vide est de 250 nm.

Calculer l'énergie de première ionisation

e

i

pour un atome de cette vapeur métallique.

Exprimer le résultat en Joules et en électron-volts.

Calculer l'énergie de première ionisation

E

i

en J.mol

-1

pour une mole d'atomes.

3°)

La variation de l'énergie de première ionisation en fonction du numéro atomique

Z

est donnée par la

courbe représentée figure 1.

3.1) A quelle famille appartiennent les éléments correspondant aux sommets des pics

principaux ? Quelle particularité présente leur structure électronique externe ?

3.2) Les éléments correspondant aux minima observés sur la courbe appartiennent à une même

famille.

Quelle est cette famille ? Quelle particularité présente leur structure électronique externe ?

Citer une propriété commune à ces éléments.

Données :

constante de Planck

h

= 6,62

×

10

-34

J.s.

nombre d'Avogadro

N

= 6,02

×

10

23

mol

-1

célérité de la lumière

c = 3

×

10

8

m.s

-

1

(dans le vide)

1 eV = 1,6

×

10

-19

J

BACCALAUREAT TECHNOLOGIQUE : SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE LABORATOIRE

Coeff : 5

Session 1999

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 2/7

OEPLME199

0

5

15

20

25

10

Z

Pr

La

Cs

I

Sb

In

Ag

Rh

Nb

Y

Rb

Br

As

Ga

Cu

Co

Mn

V

Se

K

Cl

P

Al

Na

F

N

Mo

Nd Sm

Ce

Ba

Xe

Te

Sn

Cd

Pd

Ru

Zr

Sr

Kr

Se

Ge

Zn

Ni

Fe

Cr

Ti

Ca

Ar

S

Mg Si

Ne

O

C

B

He Be

Li

H

Variation de l'énergie de première ionisation des éléments en fonction de

Z

énergie de première ionisation en eV

Figure 1

BACCALAUREAT TECHNOLOGIQUE : SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE LABORATOIRE

Coeff : 5

Session 1999

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 3/7

OEPLME199

OPTIQUE (16 points)

Exercice n°1 : Grossissement d’un microscope.

I.

Un observateur accommode pour observer, à la

distance minimale de vision distincte d, les images A’B’

d’un objet AB vu à travers un microscope. On obtient les

schémas suivants représentant l’observateur accommodant

à la distance d, pour observer l’objet AB à l’oeil nu, puis

l’image A’B’ de AB à travers le microscope.

Définir le grossissement et montrer à l'aide du

schéma ci-contre que dans ce cas le grandissement linéaire

γ

et le grossissement G sont égaux.

α

'

α

d

oeil

oeil

B

B'

A'

A

d

BACCALAUREAT TECHNOLOGIQUE : SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE LABORATOIRE

Coeff : 5

Session 1999

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 4/7

OEPLME199

II.

Le microscope est muni d’un oculaire marqué x 6 et

d’un objectif marqué x 10.

1°) Que signifient ces 2 valeurs ?

2°) On met en position un micromètre objectif et on

adapte à l’oculaire la chambre claire. L’observateur, dont

l’oeil est en O,

confondu avec le foyer image F' du

microscope

, voit donc simultanément à la distance d,

l’image A’B’ de l’objet AB et l’image Q’ de la feuille Q, qui

est à une distance d.

L’observateur en déplaçant le plateau à crémaillère M où se

trouve la feuille Q, fait varier la distance de visée d. Il joue

donc le rôle d’observateurs différents dont les distances

minimales de visions distinctes d sont celles du tableau

suivant

Sur la feuille on trace l'image A'B' correspondant à un nombre choisi de graduations du

micromètre, on mesure cette image A'B'.

En faisant varier la distance de visée, on obtient les résultats suivants :

d (cm)

23,5

28,5

33,5

38,5

43,5

48,5

53,5

AB (mm)

1,50

1,50

1,30

1,30

1,20

1,20

1,10

A’B’ (mm)

88

107

109

127

132

146

148

G

Compléter le tableau sur le document réponse.

3°) Tracer la courbe G = f(d) (avec des axes incluant le zéro) sur papier millimétré. Quelle relation

y a-t-il entre G et d ?

Echelle : en abscisse, 1 cm représente 5 cm et en ordonnée 1 cm représente 10.

4°) Utiliser le graphe pour déterminer la puissance intrinsèque du microscope après avoir justifié

la démarche suivie.

A

B

Q

Q’

A’

B’

M

E

h

S

O

L

d

BACCALAUREAT TECHNOLOGIQUE : SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE LABORATOIRE

Coeff : 5

Session 1999

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 5/7

OEPLME199

Exercice n° 2 : Appareil photo.

Un photographe fait un reportage sportif lors du 100 m des jeux olympiques. Il veut photographier

Maurice Green qui se déplace perpendiculairement à l’axe optique à une distance de 20 m . Le coureur

mesure 1,80 m et le format de la pellicule est de (18

×

24) mm.

1°) Le temps de pose pour prendre la photo doit-il être grand ou petit ? Pourquoi ?

2°) On considère chacun des objectifs comme une lentille mince. Le photographe dispose de

3 objectifs de focales 50 mm; 135 mm et 300 mm .Calculer la taille de l'image dans les 3 cas et en déduire

quel objectif il doit choisir pour que l’image du coureur soit la plus grande possible mais qu'elle soit tout

entière sur la pellicule.

3°) En fait l’objectif est un système épais dont on veut faire l’épure. On utilise la méthode de

Cornu avec les faces. La face d’entrée est A et la face de sortie B.

* le système étant traversé par la lumière de A vers B on pointe avec le viseur dont on note les

abscisses.

image du réticule du collimateur :

x

1

= 122,3 cm

face de sortie :

x

B

= 114,7 cm

image de la face d’entrée :

x

A’

= 110,0 cm

* On retourne le système , il est donc traversé par la lumière de B vers A ; on pointe avec le viseur

et on note à nouveau les abscisses.

image du réticule du collimateur :

x

2

= 119,1 cm

image de B à travers le système :

x

B’

= 93,8 cm

face A :

x

A

= 103,9 cm .

Calculer la distance focale moyenne de cet objectif.

Faire l’épure de cet objectif à l'échelle

1

2

sur le papier millimétré, sachant que l’épaisseur est

e = 5,5 cm.

Placer sur cette épure, les points cardinaux F, F ', H et H '.

4°) Le photographe choisit un temps de pose

τ

de

1

500

s et un nombre d'ouverture N = 5,6. Calculer

le diamètre de la pupille d'entrée D

PE

, en prenant pour f ' la valeur donnée par le constructeur

:f' = 135 mm.

5°) Il est possible de changer le temps de pose et le nombre N d'ouverture, mais il faut que

l'énergie reçue par la pellicule reste constante. Cette énergie est proportionnelle au temps de pose

τ

et à la

surface de la pupille d'entrée.

a) Soit k le coefficient de proportionnalité. Ecrire la relation littérale entre l’énergie E reçue par la

pellicule , le temps de pose

τ

et la surface S de la pupille d’entrée. En déduire la relation littérale entre

l’énergie E reçue par la pellicule , le temps de pose

τ

et le nombre d’ouverture N

b) Calculer le nombre d'ouverture N' correspondant à un temps de pose

τ

' = 0,001 s.

BACCALAUREAT TECHNOLOGIQUE : SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE LABORATOIRE

Coeff : 5

Session 1999

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 6/7

OEPLME199

BACCALAUREAT TECHNOLOGIQUE : SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE LABORATOIRE

Coeff : 5

Session 1999

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 7/7

OEPLME199

Exercice n°3 : Interférences.

D

O

M

a

S

2

S

1

S

On éclaire 2 fentes d’Young S

1

et S

2

, par une lampe source S à vapeur de mercure. Les radiations

émises ont pour longueur d’onde : 578 nm (jaune) ; 546 nm (vert) ; 492 nm (bleu-vert) ; 436 nm (indigo)

et 404 nm (violet)

S est sur la médiatrice de S

1

S

2

. L’écran de centre O est placé à une distance D des fentes. On observe les

interférences en un point M de l’écran. La distance D est très grande devant la distance x = OM.

L'ensemble est placé dans l'air, d'indice 1.

1°) Démontrer la relation littérale qui lie la différence de marche

δ

des ondes lumineuses à x, D et

a, en indiquant sur un schéma les grandeurs utilisées.

2°) On observe la figure d’interférences en M . En ce point la différence de marche

δ

= 218 μm.

Qu’observe-t-on si on place un filtre devant la lampe dans les 3 cas suivants ? Préciser dans quel cas on

obtient un maximum de lumière ou un minimum de lumière.

•

filtre indigo

•

filtre bleu-vert

•

filtre vert

BACCALAUREAT TECHNOLOGIQUE : SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE LABORATOIRE

Coeff : 5

Session 1999

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 8/7

OEPLME199

DOCUMENT REPONSE

(à rendre avec la copie)

d (cm)

23,5

28,5

33,5

38,5

43,5

48,5

53,5

AB (mm)

1,50

1,50

1,30

1,30

1,20

1,20

1,10

A'B' (mm)

88

107

109

127

132

146

148

G

OEPLME199

(PL96052 et PL 99007)

FICHE DE MATIERE D’OEUVRE

BACCALAUREAT TECHNOLOGIQUE (S.T.L.)

Physique de Laboratoire et de Procédés Industriels

Session Normale 1999

OPTIQUE ET PHYSICO-CHIMIE

- Partie théorique

Durée : 3 heures- Coefficient : 5

A fournir par le centre d’examen:

Feuilles de copie

Feuilles de brouillon

2 feuilles papier millimétré par élève

A fournir par le candidat:

Calculatrice autorisée

Documents interdits:

Tous les documents sont interdits.

BACCALAUREAT TECHNOLOGIQUE : SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE LABORATOIRE

Coeff : 5

Session 1999

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 corrigé comporte

pages

Page

PL96052C

CORRIGE - BAREME

Partie Physico-Chimie

1.

Définition

0,5

point

2.

e

h

hc

i

=

=

ν

λ

= 7,96

×

10

-19

J = 5,0 eV

1

point

E

i

= Ne

i

= 4,79 x 10

5

J.mol

-1

0,5

point

3.

1 - e

i

est élevée (maximale dans une période)

Eléments de la dernière colonne - gaz inertes.

1

point

2 - Famille des alcalins

1 électron célibataire dans la sous-couche s (ns

1

)

propriété commune - ions de type M

+

- caractère réducteur

1

point

BACCALAUREAT TECHNOLOGIQUE : SCIENCES ET TECHNOLOGIES DE LABORATOIRE

Coeff : 5

Session 1999

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 corrigé comporte

pages

Page

PL99007C

BAREME

Partie Optique

Exercice 1 : 5,25 points

I

2

×

0,5

1 point

II

1°)

2

×

0,25

0,5 point

2°)

0,5 point

3°)

courbe

1 point

relation

0,5 point

4°)

0,5 point

5°)

0,5

×

2

1 point

0,25 point

pour le calcul du pourcentage

Exercice 2 : 7,25 points

1°)

0,5 point

2°)

4

×

0,5

2 points

3°)

'2

×

1

2 points

calcul de f

0,25 point

f ' moyen

1 point

épure

4°)

0,5 point

5°)

2

×

0,5

1 point

Exercice 3 : 3,5 points

1°)

schéma

0,5 point

2°)

démonstration

1,5 point

3°)

3

×

0,5

1,5 point