Domaine des ondes électromagnétiques visible (la lumière

Domaine des ondes électromagnétiques visible (la lumière) :
Couleurs
violet
bleu
vert
Longueurs
400 à 424
424 à 491
491 à 575
d’onde (nm)
jaune
orange
rouge
575 à 585
585 à 647
647 à 750
On donne la célérité des ondes électromagnétiques dans le vide (ou l’air) : c = 3.108 m.s−1.
EXERCICE N°1 :
Une radiation lumineuse a pour longueur d'
onde dans le vide λ = 0,5 µm. Quelle est sa période, sa fréquence ? ( rép :
1,66.10−15 s ; 6.1014 Hz)
EXERCICE N°2 :
Une radiation lumineuse a une longueur d’onde de 0,633µm dans le vide. Est-elle visible ? Si oui, quelle est sa
couleur ? Calculer sa fréquence. (rép : 4,739.1014Hz)
EXERCICE N°3 :
Une radiation lumineuse a pour fréquence 6,666.1014Hz. Calculer sa longueur d’onde dans le vide (en m ; µm ; nm).
Quelle est sa couleur ? (rép : … ; 0,45µm ; 450nm)
EXERCICE N°4 :
Calculer la fréquence des UV et des IR proches du domaine du visible. Pourquoi appelle-t-on ces ondes les UV et les
autres IR et non pas les IV et les UR ? (rép : 7,5.1014 Hz ; 4.1014 Hz)
EXERCICE N°5 :
Une lampe à vapeur de sodium émet une radiation de période 1,963.10−15 s dans l'
air. Cette radiation se propage à la
8
−1
célérité c = 3.10 m.s . Calculer sa fréquence et sa longueur d'
onde. Quelle est sa couleur ? (rép : 5,094.1014 Hz ;
588,9 nm ; jaune orangé)
EXERCICE N°6 : On donne la célérité des ondes hertziennes dans l'
air : c = 3.108 m.s−1.
1) Quelles sont les fréquences d'
émission des ondes hertziennes suivantes dont les longueurs d'
onde valent :
radar : λ = 1 cm ; four à micro ondes : λ = 12,2 cm ; TV : λ = 20 cm.
2) Calculer les longueurs d'
ondes des ondes hertziennes dont les fréquences valent :
radio FM : 100MHz ; téléphones portables : 30MHz ; radio GO (grandes ondes) : 0,2MHz
(rép : 3.1010 Hz ; 2,459.109 Hz ; 1,5.109 Hz ; 3 m ; 10 m ; 1,5 km)
EXERCICE N°7 :
1) Un signal lumineux met 0,3ms pour parcourir une distance de 60km dans une fibre optique d’un réseau de
télécommunications. Calculer la vitesse de propagation de la lumière dans le verre constituant la fibre optique. (rép :
2.108 m.s−1)
2) Au cours d’une expérience, Foucault mesura la vitesse de propagation de la lumière dans l’eau contenue dans un
long tuyau du Boulevard St Michel à Paris. Dans l’eau, un signal lumineux mit 2,5µs pour parcourir la distance de
562m. Calculer la vitesse de propagation de la lumière dans l’eau. (rép : 2,248.108 m.s−1)
3) Trouver un ordre de grandeur de la distance Terre-Lune sachant que la lumière mais 2,7 secondes pour faire
l’aller-retour Terre-Lune. (rép : 4,05.108 m = 405000km)
EXERCICE N°8 :
1) Une année-lumière est la distance parcourue par la lumière pendant une année. Donner en km et m la valeur de
l’année-lumière. (rép : 9,467.1012 km ; 9,467.1015 m )
2) Exprimer en année-lumière les distances suivantes :
Terre-Soleil : 150 millions de km ; Terre-Etoile « 61 Cygni » : 1017 m (rép : 1,58.10−5 al ; 10, 56 al)
3) Exprimer en km et en m la distance Terre – Quasar 3C 273 : 3 milliards d’années-lumière
(rép : 2,84.1022 km ; 2,84.1025 m) (quasar :objet brillant émettant des ondes électromagnétiques très énergétiques)
EXERCICE N°9 :
Soit une source de lumière monochromatique. Dans chacun des cas, déterminer (en nm) la longueur d’onde de la
lumière émise par la source connaissant sa température de couleur. Donner la teinte correspondante.
a) T = 4100 °K (rép : 707 nm)
b) T = 6440 °K (rép : 450 nm)
(s’aider de la loi de Wien)
EXERCICE N°10 :
On souhaite réaliser l’éclairage d’un atelier. Le flux lumineux émis par les sources de lumière doit être de 40000 lm.
1) Déterminer le flux reçu par le sol sachant que celui-ci représente 80% du flux émis.
2) On dispose de deux types de sources de lumière :
a) lampe à incandescence : 75W ; 500 lm
b) tube fluorescent : 36W ; 2000 lm
Déterminer l’efficacité des deux types d’éclairage.
Calculer le nombre de lampes nécessaires et la puissance totale consommée, si on choisit ce type d’éclairage.
Calculer le nombre de tubes nécessaires et la puissance totale consommée, si on choisit ce type d’éclairage.
Quel type d’éclairage allez-vous choisir ? Donner toutes les justifications possibles.
(rép : 32000 lm ; 6,67 lm/W ; 55,55 lm/W ; 80 lampes , 20 tubes, 6000 W ; 720 W ; …)
EXERCICE N°9 :
Soit une source de lumière monochromatique. Dans chacun des cas, déterminer (en nm) la longueur d’onde de la
lumière émise par la source connaissant sa température de couleur. Donner la teinte correspondante.
c) T = 4100 °K (rép : 707 nm)
d) T = 6440 °K (rép : 450 nm)
(s’aider de la loi de Wien)
EXERCICE N°10 :
On souhaite réaliser l’éclairage d’un atelier. Le flux lumineux émis par les sources de lumière doit être de 40000 lm.
3) Déterminer le flux reçu par le sol sachant que celui-ci représente 80% du flux émis.
4) On dispose de deux types de sources de lumière :
c) lampe à incandescence : 75W ; 500 lm
d) tube fluorescent : 36W ; 2000 lm
Déterminer l’efficacité des deux types d’éclairage.
Calculer le nombre de lampes nécessaires et la puissance totale consommée, si on choisit ce type d’éclairage.
Calculer le nombre de tubes nécessaires et la puissance totale consommée, si on choisit ce type d’éclairage.
Quel type d’éclairage allez-vous choisir ? Donner toutes les justifications possibles.
(rép : 32000 lm ; 6,67 lm/W ; 55,55 lm/W ; 80 lampes , 20 tubes, 6000 W ; 720 W ; …)
EXERCICE N°9 :
Soit une source de lumière monochromatique. Dans chacun des cas, déterminer (en nm) la longueur d’onde de la
lumière émise par la source connaissant sa température de couleur. Donner la teinte correspondante.
e) T = 4100 °K (rép : 707 nm)
f) T = 6440 °K (rép : 450 nm)
(s’aider de la loi de Wien)
EXERCICE N°10 :
On souhaite réaliser l’éclairage d’un atelier. Le flux lumineux émis par les sources de lumière doit être de 40000 lm.
5) Déterminer le flux reçu par le sol sachant que celui-ci représente 80% du flux émis.
6) On dispose de deux types de sources de lumière :
e) lampe à incandescence : 75W ; 500 lm
f) tube fluorescent : 36W ; 2000 lm
Déterminer l’efficacité des deux types d’éclairage.
Calculer le nombre de lampes nécessaires et la puissance totale consommée, si on choisit ce type d’éclairage.
Calculer le nombre de tubes nécessaires et la puissance totale consommée, si on choisit ce type d’éclairage.
Quel type d’éclairage allez-vous choisir ? Donner toutes les justifications possibles.
(rép : 32000 lm ; 6,67 lm/W ; 55,55 lm/W ; 80 lampes , 20 tubes, 6000 W ; 720 W ; …)