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