Théorie
de la lumière (Terminale A)
Sujets proposés par :
Mme RASOLOARIMANA Vololoniarivo, professeur de sciences physiques au collège
RASALAMA-Antananarivo
I-Nature ondulatoire de la lumière :
On
réalise une expérience d’interférences lumineuses à l’aide du dispositif des
fentes d’Young. Les deux fentes F1 et F2 sont distantes
de a=0.4mm et sont éclairées par une fente source de lumière monochromatique
parallèle et équidistante de F1 et F2. L’écran
d’observation est disposé parallèlement au plan des fentes F1 et F2.
La distance qui sépare le plan des fentes à l’écran est D=1m.
La
longueur d’onde dans le vide de la lumière utilisée est : l=0.54mm.
1-Expliquer
brièvement ce qu’est une lumière monochromatique.
2-Faire
le schéma du dispositif. Précisez la marche des rayons lumineux. Indiquez sur
le schéma le champ d’interférence.
3-a/Décrire
le phénomène observé sur l’écran.
b/calculer
l’abscisse x=OM du point M de l’écran sur lequel passe la 4éme frange brillante
du système. On notera « 0 » la frange centrale du système.
4-On
remplace la radiation de longueur d’onde l par une autre radiation de longueur
d’onde l’
a/ sachant
que la position de la 4éme frange obscure du système est x’=5.4mm, calculer la
valeur de l’.
b/calculer
la position de la 4éme frange brillante du nouveau système.
Correction
II-Nature corpusculaire : effet photoélectrique
On
dispose de 3 cellules photoémissives. Les cathodes sont respectivement
recouvertes de césium (Cs) ; potassium(K) ; lithium (Li).
Les
énergies d’extraction Wo d’un électron de ces métaux sont données
dans le tableau ci-dessous :
|
Métal --->
|
Cs
|
K
|
Li
|
|
Wo(eV)
|
1.87
|
2.26
|
2.39
|
1-Rappeler
brièvement ce qu’est l’effet photoélectrique.
2-Qu’appelle-t-on
énergie d’extraction ?
3-On
éclaire successivement chaque cellule par une radiation monochromatique de
longueur d’onde l=0.59mm.
a-Calculer,
en eV, l’énergie transportée par un photon.
b-Avec
laquelle de ces 3 cellules obtient-on l’effet photoélectrique ?
Justifier votre réponse.
c-Calculer,
en joules l’énergie cinétique maximale des électrons à la sortie de la
cathode.
d-Qu’appelle-t-on
potentiel d’arrêt ? Calculer sa valeur absolue dans le cas où l’effet
photoélectrique se produit.
On
donne :
la
valeur de la constante de Planck :h=6.62.10-34J.s ;
La
célérité de la lumière dans le vide : c=3.108m/s.
Masse
d’un électron : me=9.10-31kg.
1 eV=
1,6.10-19J
CORRECTION