correction - profdephysique

CORRECTION DU CONTRÔLE 2 DE SCIENCES PHYSIQUES
PS5
EXERCICE 1 : COULEUR D’UN OBJET (/7,5)
1. La percepton lumineuse d’un objet dépend des couleurs contenues dans la source
lumineuse, des couleurs que l’objet peut difuser, et de l’observateur. (/0,75)
2. a. La trichromie indique que l’oeil humain possède des capteurs pour trois
couleurs diférentes, et que c’est la compositon de ces trois couleurs permet de
distnguer toutes les nuances. (/1)
b. Les couleurs primaires de la vision humaine sont le rouge, le vert et le bleu.
(/0,5)
3. a. Les couleurs secondaires en synthèse additve sont les couleurs correspondant
à la superpositon de deux des trois couleurs primaires. Il s’agit du cyan, du jaune et du
magenta. (/1)
b. cf. rosace. (/0,75)
4. La lumière blanche est consttuée d’une infnité de couleurs diférentes (toutes les
couleurs de l’arc en ciel).
Le domaine visible s’étend du violet (λ = 400 nm) au rouge (λ = 800 nm). (/1)
5. Le fltre magenta absorbe la couleur complémentaire du magenta, c’est à dire le
vert. Il laisse passer le rouge et le bleu. (/1)
6. De la même manière, on en déduit que le fltre cyan absorbe le rouge, et laisse
passer le vert et le bleu. (/0,5)
7. L’objet apparaît rouge à travers un fltre magenta, donc l’objet peut difuser le
rouge. À travers le fltre cyan, il apparaît vert, donc l’objet peut difuser le vert.
En revanche, l’objet ne difuse pas de bleu, car cete couleur aurait traversé les fltres
magenta et cyan.
Par conséquent, la couleur de l’objet est un mélange de rouge et de vert, il est donc
jaune. (/1)
rouge
jaune
vert
blanc
magenta
bleu
cyan
EXERCICE 2 : PORTRAIT D’UNE ÉTOILE (/12,5)
PARTIE 1 : L’atome d’hydrogène
1. Ce spectre est un spectre de raies d’absorpton. (/0,5)
2. L’état n = 1 à -13,6 eV est l’état fondamental, les autres sont des états excités.
(/0,5)
3. On s’intéresse à la raie de longueur d’onde λ = 655,7 nm.
a. La fréquence ν de cete raie est exprimée comme ν= c .
λ
A.N. : ν = 3,00×108 / (655,7×10-9) = 4,58×1014 Hz (/1,5)
b. L’énergie de la radiaton correspondant à cete raie est égale à ΔE = h×ν.
A.N. : ΔE = 6,63×10-34 × 4,58×1014 = 3,04×10-19 J soit ΔE = 1,90 eV. (/1,5)
c. La seule transiton correspondant à cete énergie est le passage du niveau n = 2
au niveau n = 3. cf. diagramme d’énergie. (/1)
d. Lors de cete transiton, on voit une raie noire sur le spectre, ce qui signife que
l’atome a absorbé la lumière incidente : c’est une absorpton de photon. (/1)
4. Aucune transiton ne correspond à cete énergie. Ainsi, le photon ne peut pas être
absorbé par l’atome d’hydrogène. (/2)
PARTIE 2 : L’étoile Altaïr
1. Graphiquement, on obtent un maximum d’intensité lumineuse pour λmax = 4050 Å
soit λmax = 405 nm. (/1,5)
2. On en déduit la température de surface de l’étoile grâce à la loi de Wien :
T = 2,89×10-3 / (405×10-9) = 7,14×103 K. (/1,5)
3. Comme la température de surface du Soleil avoisine les 5 700 K, c’est une étoile de
classe G, alors qu’Altaïr appartent à la classe F. Ainsi, ce sont deux étoiles de classes
diférentes. (/1)
4. L’étoile Altaïr est un corps chaud, émetant un spectre contenant un fond contnu
de couleurs. C’est donc une source polychromatque. (/0,5)
Dossier scientfque
Document 1 : L’étoile Altaïr
Altaïr (α Aquilae) est une étoile située
dans la constellaton de l’Aigle. Elle est
deux fois plus grande que le Soleil, mais
10 fois plus lumineuse. De magnitude
apparente 0,77, elle est d’ailleurs la
douzième étoile la plus brillante de la
voûte c éleste. Situé e à env iron
17 années-lumière de la Terre, Altaïr est
l’une des étoiles les plus proches visibles
à l’œil nu.
Document 5 : Profl spectral de l’étoile Altaïr
Le profl ci-dessous représente l’intensité lumineuse de l’étoile Altaïr (en valeurs
arbitraires) en foncton de longueur d’onde en angströms Å (1 Å = 0,1 nm).
Document 2 : La loi de Wien
Toutes les étoiles peuvent être assimilées
à des corps noirs pour lesquels la loi de
Wien est vérifée :
λ max ×T=2,89×10−3 m×K
avec λmax en mètres et T en kelvins
Document 3 : Classes d’étoiles
La classifcaton de Harvard, développée au début du XX e siècle par l’astronome
américain Henry DRAPER, atribue un type spectral à une étoile, et correspond
globalement à une échelle de température.
Classe
Température (K)
Couleur de l’étoile
O
> 25000
bleue
B
10000 – 25000
bleue-blanche
A
7500 – 10000
blanche
F
6000 – 7500
jaune-blanche
G
5000 – 6000
jaune
K
3500 – 5000
jaune-orange
M
< 3500
rouge
Document 4 : Constantes physiques
Constante de Planck :
h = 6,63×10 -34 J×s
Célérité de la lumière dans le vide : c = 3,00×108 m×s-1
Valeur de l’électron-volt :
1 eV = 1,60×10-19 J
Document 6 : Niveaux d’énergie de l’atome d’hydrogène
Etats excités
Etat fondamental