Lunette, micro, telescope

Spécialité TS
Durée :1h
Les trois parties sont indépendantes et de valeurs comparables. Indiquez précisément le numéro des
questions.
Attention l’approximation tan  =  ne sera jugée valide que pour < 0,1 rad
I La lunette astronomique
On constitue une lunette afocale avec une lentille de fobj=50cm et foc=10cm, toutes deux de diamètre 4cm.
1) Qu’est-ce qu’une lunette afocale ?
2) Comment doit-on disposer les deux lentilles ; justifier.
3) Faire une construction, à l’échelle 1/10ème d’un objet, à l’infini, de diamètre apparent : =0,05rad
4) Calculer la dimension de l’image intermédiaire A’B’ , celle de l’angle ’ puis le grossissement de la
lunette.
5) Qu’est-ce que le cercle oculaire ? Déterminer sa position et sa grandeur, le construire sur le schéma de la
question 3).
II Le microscope
On réalise un microscope avec une lentille fobj=10cm et une lentille foc=5cm
1) La préparation, AB=5mm, est placée à 12 cm de l’objectif. Déterminer, par le calcul la position de
l’image intermédiaire.
2) Comment doit-on placer l’oculaire pour qu’il en donne une image à l’infini ?
3) Calculer l’angle, ’, sous lequel est vue la préparation à travers le microscope.
4) En comparant l’angle précèdent avec celui sous lequel est vue la préparation placée à 25 cm de l’œil, en
déduire le grossissement du microscope.
III Le Télescope
Il est constitué d’un miroir concave de focale fprinc=50cm, d’un miroir plan et d’un oculaire foc= 20cm.
Un miroir plan, incliné de 45° sur l’axe du miroir principal, est placé à 5 cm du foyer, donc à 55cm du miroir
principal.
1) Faire une construction soignée, à l’échelle 1/10ème, sur une page entière de l’image donnée par le miroir
principal d’un objet à l’infini de diamètre apparent =0,05rad
2) Où faut-il placer l’oculaire pour qu’il donne une image définitive à l’infini ?
3) Construire les rayons qui traversent l’oculaire.
4) Mesurer, sur le schéma, le diamètre apparent ’ de l’objet à travers le télescope et en déduire son
grossissement.
Spécialité physique
Lycée Loubet
19/04/2017
Spécialité T 4 S
5)
II Dosage des ions fer d'un vin blanc
Au cours de l'élaboration d'un vin blanc ou au cours de son stockage, un trouble peut apparaître. Ce trouble,
appelé casse ferrique ou casse blanche, constitué d'un précipité de phosphate de fer (III), est peu attrayant et
gênant sur le plan gustatif.
Un vin présente un risque de casse lorsque sa teneur globale en élément fer (ions fer (II) et ions fer (III))
dépasse, selon le type de vin, 10 à 20 mg . L - 1. Pour déterminer cette teneur, on utilise ici un dosage
spectrophotométrique.
I Principe du dosage spectrophotométrique
1. Un spectrophotomètre mesure l'absorbance d'une substance colorée. Une fois l'appareil réglé, si la
substance étudiée est la seule substance colorée de la solution, l'absorbance est proportionnelle à sa
concentration massique.
Écrire la relation qui existe entre l'absorbance A et la concentration massique C de la substance colorée.
2. On réduit les ions fer (III) à l'état d'ions fer (II) par un réducteur approprié, l'hydroquinone à 0,2 %. En
présence d'o-phénanthroline, les ions fer (II) réagissent pour donner une solution de couleur rouge. La forme
oxydée de l'hydroquinone et l'hydroquinone restante n'absorbent pas à la longueur d'onde utilisée.
a) Écrire la demi-équation électronique de réduction de l'ion fer (III).
b) Ne voulant effectuer qu'un seul dosage du vin à étudier, pourquoi opère-t-on une réduction ? C'est ce
traitement qu'on appliquera au vin dans la suite pour effectuer son dosage.
II Préparation de l'échelle de teintes
On réalise des mélanges à partir d'une solution S contenant 8 mg d'ions fer (II) par litre.
1. Les mélanges préparés sont présentés dans le tableau ci-dessous.
Chaque mélange a une teinte différente. Dans tous les cas le volume total du mélange est de 40 cm3.
a) Indiquer la verrerie qu'il faut utiliser pour préparer les mélanges afin de respecter la précision attendue.
Choisir les réponses parmi le matériel proposé à la fin du document.
b) Comment évolue la teinte des solutions du mélange n° 1 au mélange n° 8 ?
2. Calculer la concentration massique en ions fer (II) dans le mélange n° 4.
III Le dosage spectrophotométrique
On mesure l'absorbance A des différentes solutions préparées. Les résultats sont reportés sur le graphe ciaprès où C représente la concentration massique en ions fer (II) dans les mélanges.
Pour effectuer le dosage du vin étudié, on prépare le mélange M suivant :
20,0 cm3 de vin blanc à tester ;
17,0 cm3 d'eau distillée ;
1,0 cm3 de solution d'hydroquinone à 0,2 % ;
2,0 cm3 de réactif o-phénanthroline.
L'absorbance Avin de la solution préparée à partir du vin blanc est égale à 0,45.
Optique & Chimie
4 Nov 2002
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Spécialité T 4 S
1. Déterminer graphiquement la concentration massique des ions fer (II) dans le mélange. Expliquer
brièvement comment vous avez opéré.
2. En déduire la concentration massique totale des ions fer (II) et fer (III) dans le vin blanc étudié et dire si
celui-ci peut éventuellement subir la casse ferrique.
Matériel
Courbe A = f (C)
Optique & Chimie
4 Nov 2002
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