Fiche Eleve FR.indd

Document Elève
La malette pédagogique
de SOLEIL
• Appariez :
Certains objets utilisent des ondes électromagnétiques. Appariez-les avec les ondes correspondantes :
Communication avec les sous-marins
ondes radio
Compteur Geiger
micro-ondes
Lampe à bronzer
infrarouge
Stérilisateurvisible
RadarUV
Recherche des victimes d’avalanches
Rétine
Scanner (radiographie)
rayons X
rayon gamma
Télécommande
Téléphone portable
• Vérifiez ces deux affirmations :
Les deux affirmations concernent la vitesse des électrons dans le Linac (l’accélérateur linéaire qui constitue la première partie de
la machine SOLEIL) : A la sortie du canon, les électrons d’énergie 90 keV ont une vitesse d’environ c/2.
Au bout d’un mètre, accélérés à une énergie de 3 MeV, ils atteignent la vitesse de 0,99 c (ils deviennent “relativistes”) avec c la
vitesse de la lumière dans le vide. Vous avez à votre disposition les deux formules suivantes, non relativiste et relativiste. Laquelle
choisir ? Peut-on toujours faire l’approximation classique ?
• Le calcul non relativiste : Ec = 1/2 mov2 (Ec : énergie cinétique de l’électron, m0 sa masse au repos, v sa vitesse)
• Le calcul relativiste : Et = E0 + Ec (Et : énergie totale de l’électron, E0 son énergie au repos)
1 eV = 1,60218 x 10-19 J et m0 = 9,1x10-31 kg
E0 = m0.c2 = 0,511 MeV
Et = m.c2 avec m = m0
• Une question de dimension :
Six manifestations du magnétisme, à six échelles différentes. Pouvez-vous les remettre dans l’ordre ?
Électron
Disque dur d’ordinateur
Réseau cubique
Domaines de Weiss
(champ moléculaire)
1
Atome
Cellules aimantées
sur la piste d’un disque dur
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• Sur les pas de Pascal et de Guericke : le verre magique
Matériel : une feuille de papier légèrement cartonnée de préférence (papier bristol), un verre
et de l’eau.
Réalisation de l’expérience : il est préférable de faire cette expérience au dessus d’un évier.
Remplir un verre d’eau à ras bord puis poser sur le verre la feuille de papier sans laisser de bulle
d’air. Retourner le verre en maintenant le papier avec la main. Vous pouvez alors lâcher le papier.
Question : pourquoi la feuille de papier ne tombe-t-elle pas ?
• Spectres d’absorption :
Spectres d’absorption de référence dans le domaine UV lointain, entre 90 et 120 nm
Hydrogène
Hydrogène moléculaire
Carbone
Azote
Oxygène
Fer
En utilisant les spectres de référence ci-dessus, précisez les
éléments mis en évidence par ce spectre.
• Température et couleur :
Tout corps chaud, c’est-à-dire à une température supérieure à 0 K (- 273°C) émet
de la lumière. L’intensité lumineuse émise varie avec la longueur d’onde. Pour un
Un corps noir est un corps idéal qui
« corps noir », on a une courbe en cloche pour chaque valeur de la température T
absorbe intégralement le rayonnement
du corps (c’est la loi de Planck). Elle est maximale pour une longueur d’onde
qu’il reçoit et qui émet un rayonnement
pic
qui suit la loi de Wien établie en 1893 :
= 2,90.10-3 / T où
pic
comme le montre la figure ci-dessous.
est en mètres (m) et T en kelvin (K).
En considérant que les sources suivantes sont des corps noirs et en utilisant la loi
Rayonnement du corps noir
Loi de Planck (en log-log)
Intensité lumineuse
de Wien, situez sur l’échelle ci-dessous la longueur d’onde (ou la couleur) de leur
Visible
2
6,1.10-7
Rouge
5,9.10-7
Orange
5,7.10-7
Jaune
5.10-7
Vert
Bleu
4,5.10-7
Violet
Ultraviolet
Rayon X
Gamma
10-1210-184.10-7
7,5.10-7
10-3
Micro-ondes
Rigel : 12 000°C
Soleil : 5500°C
Bételgeuse : 3000°C
Corps humain : 37°C
Fond diffus cosmologique (rayonnement fossile) : 3 K
Infrarouge
maximum d’émission :
11000
Ondes radio
pic
caractéristique de sa température,
(m)