MINISTERE

Série : A - SESSION 2002 - (Epreuve obligatoire)
NB : - Les TROIS exercices sont obligatoires
- Barème de notation : Premier point : A1
Deuxième point : A2
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EXERCICE 1 (7 points)
1° – L’extrémité O d’une lame vibrante est animée d’un mouvement sinusoïdal d’amplitude a et de
fréquence N = 50 Hz. Le mouvement de O débute à l’instant t = 0 s de sa position d’équilibre
en allant dans le sens positif des élongations, avec une vitesse V0 = 0,628 m.s–1
a - Vérifier que l’amplitude du mouvement de O est a = 2 mm. (1,0 ; 0,5)
b - Ecrire l’équation horaire du mouvement de O. (2,0 ; 1,0)
2° – Le point O de la lame précédente est relié à l’une des extrémités d’une corde élastique de
masse par unité de longueur µ = 20 g.m–1. La corde est tendue horizontalement par une force
d’intensité F = 2 N.
On néglige la réflexion et l’amortissement des ondes dans le milieu élastique.
a - Calculer la célérité de propagation V des ondes le long de la corde. (1,0 ; 0,5)
b - Définir et calculer la longueur d’onde λ de la vibration. (2,0 ; 2,0)
c - Soit un point M de la corde tel que OM = 60 cm.
Déterminer, entre O et M, le nombre des points de la corde vibrant en opposition de phase
avec le point O. (1,0 ; 1,0)
Pour A2 seulement :
3° – Représenter l’aspect de la corde à l’instant t = 5.10–2s . (0,0 ; 2,0)
On donne :  = 3,14
EXERCICE 2 (7points)
Dans un dispositif interférentiel du biprisme de Fresnel, d’angle au sommet  faible, la source
lumineuse ponctuelle S est située à la distance d1 = 30 cm du biprisme.
L’écran d ‘observation (E) est parallèle au plan contenant les deux images virtuelles S1 et S2
de la source S, et se trouve à la distance d2 = 1,5 m du biprisme.
La distance entre S1 et S2 est S1S2 = a = 1,8 mm.
L’indice de réfraction du biprisme est n = 1,5 lorsque la longueur d’onde de la radiation utilisée
est  = 0,5µm.
1° – a – Faire le schéma du dispositif interférentiel, tracer la marche des rayons lumineux,
préciser le champ d’interférence. (2,0 ; 1,0)
b – Calculer, en radian, la valeur de l’angle Â. (1,0 ; 0,5)
2° - Calculer la largeur du champ d’interférence observé sur l’écran (E). (1,0 ; 0,5)
3° - a – Définir et calculer l’interfrange i. (2,0 ; 2,0)
b – La frange centrale est d’ordre zéro.
Calculer la distance séparant la sixième frange brillante à gauche de la frange centrale et
la troisième frange obscure à droite de cette frange centrale. (1,0 ; 1,0)
Pour A2 seulement :
4° – Calculer le nombre de franges obscures observées dans le champ d’interférence . (0,0 ; 2,0)

EXERCICE 3 (6points)
La surface métallique d’une cellule photoémissive est éclairée par une radiation ultraviolette
de fréquence  = 15.1014 Hz. Le travail d’éxtraction de la cellule est W0 = 7,2.10–19J.
1° – Calculer, en électron-volt, le travail d’extraction W0 de la cellule. (1,0 ; 1,0)
2° - Calculer l’énergie W transportée par un photon incident. (1,0 ; 1,0)
3° - a – Expliquer pourquoi observe-t-on le phénomène d’effet photoélectrique dans l’expérience
précédente ? (2,0 ; 1,0)
b – Calculer, en joule, l’énergie cinétique maximale d’un électron à la sortie du métal. (1,0 ; 1,0)
c – En déduire la vitesse maximale de l’électron à la sortie du métal. (1,0 ; 1,0)
Pour A2 seulement :
4° – a –Définir le potentiel d’arrêt de la cellule photoémissive. . (0,0 ; 0,5)
b – Calculer la valeur absolue du potentiel d’arrêt de la cellule. (0,0 ; 0,5)
On donne :
Charge d’un électron q = – e = – 1,6.10–19 C
Masse d’un électron m = 9.10–31 kg
Constante de Planck h = 6,62.10–34 J.s
Célérité de la lumière dans le vide c = 3.108 m.s–1.
1 eV = 1,6.10–19J