POLY-PREPAS Centre de Préparation aux Concours Paramédicaux. - Section i-prépa annuel -

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1 POLY-PREPAS Centre de Préparation aux Concours Paramédicaux - Section i-prépa annuel - 1

2 Chapitre 17 : Ondes Electromagnétiques exercice 1 : Répondre sans aucune justification 2

3 exercice 2 : On utilise dans cette expérience, comme milieu dispersif, un prisme en verre d'indice de réfraction n. On dirige, suivant une incidence donnée, un faisceau laser rouge λ = 633 nm vers l'une des faces du prisme placé dans l'air. On observe que ce faisceau est dévié. Un écran placé derrière le prisme montre un point lumineux de même couleur (rouge) que le faisceau incident. 1. Quelle est la nature de la lumière émise par le laser? Justifier votre réponse. 2. La célérité de la lumière dans le vide est c = 3, m.s -1. a) Rappeler la relation entre la longueur d'onde l de l'onde émise par le laser, sa fréquence n et sa célérité c ; calculer n. b) La valeur de n varie-t-elle lorsque cette onde change de milieu de propagation? 3. Donner les limites des longueurs d'onde dans le vide du spectre visible et les couleurs correspondantes. Situer les domaines des rayonnements ultraviolets et infrarouges par rapport au domaine du spectre visible. L'indice de réfraction du verre pour la fréquence n de l'onde utilisée est n = 1,61. a) Pourquoi précise-t-on la fréquence n de l'onde lorsqu'on donne la valeur de n? b) Calculer la longueur d'onde l' de cette onde dans le verre. 4. On remplace la lumière du laser par une lumière blanche a) Qu'observe-t-on sur l'écran? b) Les traits en pointillé correspondent aux trajets de deux rayons lumineux de couleurs respectives rouge et bleu. Tracer, en les identifiant clairement, ces deux rayons. On rappelle que la déviation d augmente quand la longueur d'onde diminue. 3

4 exercice 3 : Un vêtement rouge à la lumière du jour réémet principalement une radiation de longueur d'onde l 0 = 630 nm dans l'air. Quelle est la longueur d'onde de cette radiation dans l'eau, d'indice de réfraction n = 4/3? A : 473 nm B : 630 nm C : 643 nm D : 649 nm E : 712 nm exercice 4 : Le schéma ci-dessous est une reproduction de la figure de diffraction obtenue sur un écran situé à 2 m d'une fente de largeur 100 mm, éclairée par une lumière émise par une diode laser. 1. Quelle relation existe-t-il entre le demi-diamètre angulaire q de la tache centrale de diffraction, la longueur d'onde l et la largeur de la fente a? 2. a) Etablir la relation entre la largeur a de la fente, tan q,la largeur X 1 de la tache centrale de diffraction et la distance D séparant l'écran de la fente. b) Simplifier cette relation si q est petit. c) Déterminer la longueur d'onde l dans le vide de la lumière émise par la diode laser. 3. Quelle particularité de la figure de diffraction les mesures permettent-elles de mettre en évidence? 4. En utilisant le même dispositif : a) Quelle serait la dimension de la tache centrale obtenue avec une lumière monochromatique bleue de longueur d'onde 450 nm. b) Décrire l'aspect de la tache centrale de diffraction obtenue avec une lumière blanche. 4

5 exercice 5 : Un prisme de verre d'indice n, placé dans l'air, a pour section droite un triangle d'angle au sommet A = 60. La déviation d'un rayon monochromatique dans le prisme est repérée par l'angle de déviation D formé par le rayon incident pénétrant dans le prisme et par le rayon émergent sortant par la seconde face. La déviation s'écrit : = + avec = + 1. L'indice de l'air étant égal à 1,000 et celui du verre étant noté n, écrire la deuxième loi de Descartes : au point M (point de la face d'entrée du prisme où le rayon incident pénètre dans le prisme) au point P (point de sortie du prisme où le rayon émergent sort du prisme) 2. Un rayon lumineux provenant d'une lampe à vapeur métallique arrive sur la surface du prisme. Sa lumière se compose de deux radiations intenses de longueurs d'onde dans le vide respectives : l B = 468,0 nm et l R = 635,5 nm. Les indices du prisme pour ces radiations sont n B = 1,521 et n R = 1,503. Calculer la longueur d'onde dans le verre et la fréquence de ces deux radiations. Déterminer les déviations D R et D B si l'angle d'incidence en M vaut 50,0. En déduire la radiation la plus déviée. 5