	Pour commencer	Différenciation	Pour s'entraîner
Citer la valeur de la vitesse de la lumière dans le vide ou dans l'air et la comparer à d'autres valeurs de vitesses couramment rencontrées :	10	16 17 18
Caractériser le spectre du rayonnement émis par un corps chaud :	13
Caractériser un rayonnement monochromatique par sa longueur d'onde dans le vide ou dans l'air :	14
Exploiter un spectre de raies :	15		24

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Pour s'échauffer

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4
De la Terre à la Lune

Calculer la durée \Delta t en secondes nécessaire à la lumière pour parcourir la distance Terre-Lune égale à d= 384 000 km.

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5
La distance Terre-Soleil

Calculer la distance Terre-Soleil en mètres sachant que la lumière met 8 minutes et 20 secondes à effectuer ce trajet.

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6
Sur l'autoroute du Soleil

Image de la Terre et du Soleil dans l'espace, vue de l'espace. La Terre est éclairée par le Soleil.

Un véhicule sur l'autoroute mettrait environ 131 ans à effectuer l'équivalent de la distance Terre-Soleil.

Calculer sa vitesse moyenne et la comparer à celle de la lumière.

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7
La longueur d'onde en mètres

La lumière visible est comprise entre \lambda_{1} = 400 nm et \lambda_{2} = 800 nm.

Convertir ces deux longueurs d'onde en mètres.

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8
Le refroidissement d'un corps

Un corps chaud émet initialement une lumière bleutée. En refroidissant, celui-ci change de couleur jusqu'à ne plus émettre la moindre lumière visible.

Décrire l'évolution de la couleur perçue de ce corps.

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9
Les raies caractéristiques

L'atome d'hydrogène, sous l'effet d'une excitation, émet moins d'une dizaine de raies caractéristiques dans le visible.

Décrire visuellement le spectre d'émission de l'atome d'hydrogène.

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Pour commencer

La vitesse de la lumière

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10
Un voyage sur Mars

✔ MOD : Utiliser les propriétés des ondes

Dans un avenir plus ou moins proche, les astronautes seront capables d'effectuer un voyage interplanétaire jusqu'à Mars. Une fois là-bas, ils auront pour tâche de communiquer des rapports via l'émission d'ondes électromagnétiques. La distance la plus courte à parcourir par les ondes est de d= 5,57 \times 10⁷ km.

1. Rappeler la valeur de la vitesse de la lumière dans le vide.

2. Calculer la durée de parcours de l'onde électromagnétique entre Mars et la Terre pour la distance d.

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11
L'année-lumière

✔ MOD : Utiliser les propriétés des ondes

L'année-lumière est une unité de longueur correspondant à la distance parcourue par la lumière en une année terrestre, soit 365,25 j.

Calculer cette distance en mètres.

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La lumière produite par émission thermique

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12
Le filament d'une ampoule

✔ APP : Extraire l'information utile dans un texte

Ampoules à filament.

Le filament est une partie métallique présente dans les vieilles ampoules domestiques, un courant électrique le traverse. En raison de sa résistance ohmique, le filament s'échauffe par effet Joule.
Expliquer pourquoi la couleur d'un filament peut émettre une lueur rougeâtre avec un courant faible, et une lumière jaune intense avec un courant plus fort.

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13
Superman et le Soleil

✔ APP : Extraire l'information utile sur un graphique

Dans l'Univers DC, Superman, le plus puissant de tous les super-héros, affirme tirer ses pouvoirs du Soleil jaune du système solaire.

Doc. 1
Spectre visible des ondes électromagnétiques

Diagramme du spectre visible : illustration du passage progressif des couleurs de violet à rouge, avec échelle en nanomètres.

Doc. 2
Profil en intensité lumineuse relative du spectre solaire

L'expression Soleil jaune est-elle justifiée d'après la longueur d'onde du maximum d'intensité lumineuse émise ?

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L'émission par excitation d'entités chimiques

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14
Les raies d'émission du lithium

✔ APP : Extraire l'information utile sur un spectre

Le spectre d'émission du lithium est fourni ci-dessous.

Spectre d'émission du lithium : graphique montrant des raies d'émission rouges et violettes sur fond noir, avec échelle en nanomètres.

Mesurer les trois longueurs d'onde des raies caractéristiques du lithium.

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15
Les réverbères au sodium

✔ COM : Faire des conversions

Soumis à une excitation, les atomes de sodium émettent deux raies caractéristiques de couleur jaune-orange, relativement proches l'une de l'autre en termes de longueur d'onde :

Graphique montrant le spectre d'émission du sodium avec deux raies jaunes intenses autour de 589 nm.

Déterminer avec le plus de précision possible les longueurs d'onde des deux raies caractéristiques et évaluer l'incertitude de cette mesure.

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Une notion, trois exercices
Différenciation

Savoir-faire : Citer la valeur de la vitesse de la lumière et la comparer à d'autres valeurs de vitesse

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16
Le son contre la lumière

✔ MOD : Utiliser les propriétés des ondes : vitesse de propagation

Le son se propage dans l'air avec une vitesse très faible comparée à celle de la lumière.

Calculer le rapport r entre les deux vitesses et préciser combien de fois la lumière se propage plus rapidement que le son.

Données

Vitesse du son : v_{\text {son}}= 340 m·s^-1.

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17
La foudre et le tonnerre

✔ MOD : Utiliser les propriétés des ondes : vitesse de propagation

Par temps orageux, il est possible d'observer un éclair s'abattre au loin et d'entendre quelques secondes plus tard le tonnerre.

Déterminer le décalage temporel \Delta t entre la perception visuelle de l'éclair et la perception sonore du tonnerre pour un impact de foudre ayant lieu à 3 km.

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18
La course autour de la Terre

✔ MOD : Utiliser les propriétés des ondes : vitesse de propagation

La circonférence d'une sphère.

Fictivement, on imagine une course entre le son et la lumière autour de la Terre. Les deux ondes se positionnent à l'équateur et se lancent au même moment.

Déterminer le nombre de tours N que parvient à faire la lumière avant que le son n'en finisse un seul.

Données

Rayon de la Terre : R_T = 6 370 km ;
Circonférence d'une sphère : C= 2 \pi \cdot R.

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