Page 1 Baccalauréat professionnel Discipline : Travaux pratiques

Baccalauréat professionnel
Discipline : Travaux pratiques de sciences physiques
Durée : 45 min
La clarté des raisonnements et la qualité de rédaction interviendront dans l'appréciation des copies.
Les calculatrices électroniques sont autorisées
Établissement :
Ville :
Date :
Note :
NOM – Prénom du candidat :
Nom de l’évaluateur :
L’examinateur intervient à la demande du candidat ou quand il le juge utile.
Dans la suite du document, ce symbole signifie “ Appeler l’examinateur ”.
Le soleil nous apparait de couleur jaune.
Peut-on trouver la température de notre soleil à partir de son spectre
d'émission ?
Question n° 1 :
► En synthèse additive, le jaune est le mélange des lumières rouge et verte .
► En synthèse soustractive le jaune est, avec le cyan et le magenta, l'une des trois couleurs
primaires .
► Le jaune est la couleur de la lumière dont la longueur d'onde est comprise entre 565 et 590
nm. C'est notamment la couleur du doublet du sodium .



Proposer une liste de matériel et un protocole permettant d'obtenir ces trois jaunes afin
d'étudier leur spectre.
Appel n° 1
Appeler l’examinateur afin de lui présenter le protocole puis effectuer les
manipulations devant lui.
/10
Question n° 2 :
On a effectué une analyse spectrale des trois jaunes obtenus. Associer chaque spectre à la
source correspondante.
Appel n° 2
Expliquer à l'examinateur les choix effectués puis devant l'examinateur vérifier
les réponses précédentes à l'aide du spectromètre à fibre SpectroVio.
Question n° 3 :
Un corps incandescent chauffé à haute température apparaît
successivement rouge, orange, jaune, blanc puis bleu par température
croissante. La couleur du corps ne dépend alors que de la température à
laquelle il est porté, c'est le cas des étoiles.
Les étoiles émettent en fait un spectre continu produit par les régions
internes qui sont très chaudes. Le rayonnement traverse ensuite les régions
superficielles qui sont plus froides et jouent le rôle d’un absorbant.
Ce spectre nous renseigne sur la température de l’étoile : plus une étoile est chaude, plus son
spectre s’étend sur le violet. On en déduit, de cette manière, la température de surface de
l’étoile.
La loi de Wien relie la longueur d'onde λm, en mètre, correspondant au maximum d'émission
lumineuse du spectre de l'étoile, à la température T, en kelvin, de l'étoile :
-3
λm × T = 2,9 × 10 m.K
On dispose de la représentation suivante :
Déterminer graphiquement la longueur d'onde λmen nm, du maximum d'émission puis
utiliser la loi de Wien afin d'obtenir la température T, en K, du soleil.
1 nm = 10-9m.
Question n° 4 :
Le résultat précédent est-il en accord avec le tableau suivant ? Justifier la réponse.
Question n° 5 :
Il découle de cette loi que plus un objet est chaud, plus la longueur d'onde maximum du
rayonnement qu'il émet est courte. On désire le vérifier.
On utilise alors une ampoule de 12 V reliée à une alimentation réglable et le spectromètre à
fibre SpectroVio.
Faire varier la tension d'alimentation et indiquer si les observations sont en accord avec
l'affirmation précédente en justifiant précisément la réponse.
Corrigé
Le soleil nous apparait de couleur jaune.
Peut-on retrouver la température de notre soleil à partir de son spectre
d'émission ?
Question n° 1 : Qu'est-ce que la lumière jaune ?
► En synthèse additive, c'est le mélange des lumières rouge et verte .
► En synthèse soustractive le jaune est, avec le cyan et le magenta, l'une des trois couleurs
primaires .
► Le jaune est la couleur de la lumière dont la longueur d'onde est comprise entre 565 et 590
nm. C'est notamment la couleur du doublet du sodium .



Proposer une liste de matériel et un protocole permettant d'obtenir ces trois jaunes afin
d'étudier leur spectre.
Pour l'obtention du jaune  on utilise deux projecteurs,
l'un qui éclaire en lumière rouge et l'autre en lumière
verte dans une même direction.
Pour le jaune , on utilise un projecteur muni d'un filtre
jaune.
Le jaune  est obtenu à l'aide d'une lampe spectrale au sodium.
L'étude du spectre s'effectue à l'aide d'un spectroscope.
Appel n° 1
Appeler l’examinateur afin de lui présenter le protocole puis effectuer les
manipulations devant lui.
Question n° 2 :
On a effectué une analyse spectrale des trois jaunes obtenus. Associer chaque spectre à la
source correspondante.
Le premier spectre correspond au jaune , le suivant au jaune , le dernier au jaune
.
Appel n° 2
Expliquer à l'examinateur les choix effectués puis devant l'examinateur vérifier
les réponses précédentes à l'aide du spectromètre à fibre SpectroVio.
Question n° 3 :
Un corps incandescent chauffé à haute température apparaît
successivement rouge, orange, jaune, blanc puis bleu par température
croissante. La couleur du corps ne dépend alors que de la température à
laquelle il est porté, c'est le cas des étoiles.
Les étoiles émettent en fait un spectre continu produit par les régions
internes qui sont très chaudes. Le rayonnement traverse ensuite les régions
superficielles qui sont plus froides et jouent le rôle d’un absorbant.
Ce spectre nous renseigne sur la température de l’étoile : plus une étoile est chaude, plus son
spectre s’étend sur le violet. On en déduit, de cette manière, la température de surface de
l’étoile.
La loi de Wien relie la longueur d'onde λm, en mètre, correspondant au maximum d'émission
-3
lumineuse du spectre de l'étoile, à la température T, en kelvin, de l'étoile : λm × T = 2,9 × 10 m.K
On dispose de la représentation suivante :
Déterminer graphiquement la longueur d'onde λmen nm, du maximum d'émission puis
utiliser la loi de Wien afin d'obtenir la température T, en K, du soleil.
1 nm = 10-9m.
-9
λmnm = 500 × 10 m.
T=
= 5 800 K
Question n° 4 :
Le résultat précédent est-il en accord avec le tableau suivant ? Justifier la réponse.
On obtient une température comprise entre 4 000 K et 6 000 K
qui correspond effectivement à une couleur apparente jaune du
Soleil.
Question n° 5 :
Il découle de cette loi que plus un objet est chaud, plus la longueur d'onde maximum du
rayonnement qu'il émet est courte. On désire le vérifier.
On utilise alors une ampoule de 12 V reliée à une alimentation réglable et le spectromètre à
fibre SpectroVio.
Faire varier la tension d'alimentation et indiquer si les observations sont en accord avec
l'affirmation précédente en justifiant précisément la réponse.
Les observations sont en accord puisque lorsque la lampe est alimentée faiblement le
maximum d'émission lumineuse du spectre est dans le rouge donc des longueurs d'onde
proches de 700 nm, puis lorsque la lampe est alimentée en 12 V, le maximum d'émission
lumineuse du spectre est dans le jaune donc des longueurs d'onde plus courtes.
GRILLE NATIONALE D’ÉVALUATION
EN MATHÉMATIQUES ET
EN SCIENCES PHYSIQUES ET CHIMIQUES
NOM et Prénom :
Diplôme préparé :
Séquence d’évaluation1 n°
1. Liste des capacités, connaissances et attitudes évaluées
Capacités
Connaissances
Attitudes
Utiliser un spectroscope à réseau.
Réaliser une synthèse additive des couleurs.
Réaliser une expérience mettant en évidence l’effet d’un filtre monochrome.
Positionner un rayonnement monochromatique sur une échelle de longueurs d’onde fournie.
Savoir que la lumière blanche est composée de rayonnements de différentes longueurs d’onde.
Savoir qu’un rayonnement monochromatique est caractérisé par sa longueur d’onde
le sens de l’observation
l’ouverture à la communication, au dialogue et au débat argumenté
l’esprit critique vis-à-vis de l’information disponible
2. Évaluation2
Compétences3
Capacités
Questions
Appréciation du
niveau
d’acquisition4
Q.1
S’approprier
Analyser
Raisonner
Rechercher, extraire et organiser l’information.
Q.2
Q.3
Émettre une conjecture, une hypothèse.
Proposer une méthode de résolution, un protocole
expérimental.
Q.1
Appel n° 1
Réaliser
Choisir une méthode de résolution, un protocole
expérimental.
Exécuter une méthode de résolution, expérimenter, simuler.
Contrôler la vraisemblance d’une conjecture, d’une
Valider
Communiquer
Appel n° 2
Q.3
Q.5
Appel n° 2
hypothèse.
Q.4
Critiquer un résultat, argumenter.
Q.5
Rendre compte d’une démarche, d’un résultat, à l’oral ou à
l’écrit.
Appel n° 1
Appel n° 2
Q.5
/ 10
1
Chaque séquence propose la résolution de problèmes issus du domaine professionnel ou de la vie courante. En mathématiques, elle
comporte un ou deux exercices ; la résolution de l’un d’eux nécessite la mise en œuvre de capacités expérimentales.
2
Des appels permettent de s’assurer de la compréhension du problème et d’évaluer le degré de maîtrise de capacités expérimentales et la
communication orale. Il y en a au maximum 2 en mathématiques et 3 en sciences physiques et chimiques.
En mathématiques : L’évaluation des capacités expérimentales – émettre une conjecture, expérimenter, simuler, contrôler la vraisemblance
d’une conjecture – se fait à travers la réalisation de tâches nécessitant l’utilisation des TIC (logiciel avec ordinateur ou calculatrice). Si cette
évaluation est réalisée en seconde, première ou terminale professionnelle, 3 points sur 10 y sont consacrés.
En sciences physiques et chimiques : L’évaluation porte nécessairement sur des capacités expérimentales. 3 points sur 10 sont consacrés
aux questions faisant appel à la compétence « Communiquer ».
3
L’ordre de présentation ne correspond pas à un ordre de mobilisation des compétences. La compétence « Être autonome, Faire preuve
d’initiative » est prise en compte au travers de l’ensemble des travaux réalisés. Les appels sont des moments privilégiés pour en apprécier
le degré d’acquisition.
4
Le professeur peut utiliser toute forme d’annotation lui permettant d’évaluer l’élève (le candidat) par compétences.
Questions Compétences
S’approprier
Q.1
Analyser
Réaliser
Appel n° 1
Q.2
-
Le vocabulaire est connu (filtre, lampe spectrale, spectroscope)
-
Le protocole expérimental est suffisamment précis
-
Le protocole validé est réalisé correctement
Communiquer S’approprier
Réaliser
Appel n° 2
Attendus
-
Les associations sont correctes
-
Utilisation correcte du Spectrovio
-
Les résultats de l’expérience sont bien exploités pour valider ou
infirmer le choix précédent effectué
Valider
Communiquer S’approprier
Q.3
Réaliser
Q.4
Valider
Réaliser
Valider
Q.5
Oral : les explications et justifications sont clairement énoncées
Oral : les explications et justifications sont clairement énoncées
-
Extraction de la longueur d'onde
-
Calcul de la température
-
Exploitation correcte des résultats
-
La manipulation est réalisée correctement
-
La propriété est validée
-
L’expression écrite est claire et précise
Communiquer -
La conclusion est cohérente avec les résultats expérimentaux