Séances de révision thème n°1 Ondes, particules, détecteurs d'ondes, laser, et transmissions laser Ce qu'il faut savoir • Savoir positionner les domaines des OEM par ordre croissant de freq ou longueur d'onde. • Connaitre les valeurs approchées de quelques longueurs d'onde dans le vide des OEM colorées visibles. Connaitre les couleurs primaires et les complémentaires. • Savoir ce que sont un rayonnement thermique, et un rayonnement résultant d'une interaction particule-‐champs • Savoir ce qu’est la diffusion de la lumière, et que ce phénomène est responsable de l’absorption de la lumière par les gaz et poussières à certaines longueurs d’ondes • Effet photoélectrique: principe et enjeu historique, définition du photon, loi d'énergie du photon (constante de Planck). Aspect corpusculaire de la lumière. Connaitre et utiliser la loi sur la quantité de ... et savoir faire Exploiter un graphique d'absorption de l'atmosphère (p 16) Savoir réaliser les conversions MHz, GHz, nm, µm... Savoir réaliser une mesure sur une image, ou un spectre de raies discontinues, en utilisant une échelle. (ex 26 p 539) Utiliser un oscilloscope (fiche B.10 livre) Savoir convertir une énergie en Joule<=>eV (ex 24 p 28) (ex 8 p 409, 17 p 412) ! • mouvement du photon : 𝑝 = : loi de de ! Broglie (alors que p = m.v pour une particule ayant une masse m). Loi 𝐸 = ℎ. 𝜈 Ce qu'il faut savoir • Propagation d'une onde : définir le retard. ... et savoir faire Exploiter la relation célérité-‐distance-‐retard fiche révisions ondes et lasers 1 Ce qu'il faut savoir • Ondes sinusoïdales : longueur d'onde, période de vibration • Relation célérité-‐longueur d'onde-‐période • Relation célérité-‐fréquence-‐longueur d'onde • Réfraction : loi de Descartes • Indice de réfraction : définition à partir de c et v • Savoir que pour une OEM se propageant dans un milieu d'indice n, la longueur d'onde est inf à celle dans le vide, mais la fréquence ne change pas. ... et savoir faire Exploiter ces lois. (ex 12 p 43, ou 14 p 45, 29 p 49) Ce qu'il faut savoir • Connaitre et exploiter la relation entre le demi angle de la tache centrale-‐longueur d'onde-‐ouverture de l'objet diffractant • Connaître le principe de la méthode de mesure du diamètre d’un cheveu par étalonnage, en utilisant le phénomène de diffraction par des fils calibrés. • Critère de Rayleigh ... et savoir faire Exploiter la loi, adaptée selon les différents cas : ouverture rectangle, circulaire, avec la donnée de l'Ouverture Numérique... Retrouver l’expression entre la largeur de la tache centrale L-‐distance écran D-‐ouverture a-‐ longueur d’onde dans l’approximation des petits angles. (ex 19 p 85, 26 p 87, 28 p 88) Ce qu'il faut savoir • Conditions d'interférences Conditions destructives/constructives • Valider la théorie ondulatoire par le phénomène d'interférences : connaitre l'enjeu de l'expérience d'interférences de particules (nature ondulatoire) ... et savoir faire Calculer une différence de marche. En déduire le type d'interférence en un point Utiliser la loi interfrange-‐longueur d'onde-‐ distance D écran-‐ distance entre fentes a pour l'interférence à 2 fentes : i=λ.D/a Savoir représenter un schéma paramétré d'une expérience d'interférence (ou diffraction). Savoir utiliser les relations de trigonométrie pour calculer un angle (avec arctan ou arcsin) Montrer que la longueur d'onde d'une particule peut être déterminé par rapport aux 2 lois de la quantité de mouvement p, supposant pour chacune que la particule a un comportement corpusculaire et ondulatoire : ex 21 p 397, 4 p 417 fiche révisions ondes et lasers 2 • Expliquer le principe du stockage des données numériques sur un CD : profondeur e d'un"pit" égal à λp/4 pour avoir la condition d'une interférence destructive (ex 15 p 104, 18 p 104, 23 p 106, 29 p 108) Ce qu'il faut savoir • Le modèle de Bohr pour l'absorption et l'émission de lumière par un atome • Définir l'émission spontanée d'une lampe à décharge. • Définir les étapes de pompage optique, et d'émission stimulée pour un laser. (livre p 387) • L'alternance "émission stimulée-‐inversion de population" constitue une oscillation optique. • La cavité laser : monochromaticité, cohérence de la lumière, lumière directionnelle. ... et savoir faire La représentation avec les niveaux d'énergie des transitions électroniques (ex 4 p 392, 5 p 417) Calculer la puissance d’un laser à partir du débit de photons. Ex 17 p 396 Ce qu'il faut savoir • Savoir qu'un atome est susceptible d'absorber la lumière à la même longueur d'onde que celle qu'il peut émettre. (les spectres d'émission et d'absorption sont complémentaires) • L'énergie des niveaux électroniques permet des transitions radiatives des électrons dans le domaine du visible et UV(1,5 à 10eV) • L'énergie de vibration des atomes liés par des liaisons covalentes est responsable des transitions radiatives dans l'IR (E<1,5eV) ... et savoir faire Calculer une longueur d'onde du rayonnement pour une transition entre niveaux d'énergie E2 à E1 exprimé en eV. (13 résolu p 394, 15 p 395) Ce qu'il faut savoir • Il existe des débits minima pour les différents usages des données (télévision, VoIp...) ... et savoir faire Synthèse de document, exploitation graphique débit-‐affaiblissement (ex 14 p 535) fiche révisions ondes et lasers 3 • • • • Le débit diminue avec l'affaiblissement La qualité du transport est mesurée par le débit, et par l'atténuation. La transmission par fibre optique utilise le phénomène de réflexion totale. Loi de Descartes pour la réfraction Savoir exprimer la valeur de l'angle limite de réfraction Ce qu'il faut savoir • Connaitre la définition de l'Atténuation A en dB (à partir des puissances, et des niveaux) • Connaitre la définition du Debit, son expression en fonction de N et DT, ou en fonction de f et la quantification N ... et savoir faire Exploiter les loi logarithmiques (ex 12 p 393 avec la question e. en plus : calculer A en dB pour cette valeur du coefficient d’atténuation par km) Ce qu'il faut savoir • Expression du pas de quantification en fonction de la plage de mesure-‐nombre bits pour un CAN • Définition de RVB 24 bits pour une image ... et savoir faire Calculer le poids d'un fichier musical en fonction du nombre bits-‐durée-‐freq echantillonnage (ex 22 p 538) Calculer le poids d'une image en fonction de sa définition-‐codage en bits par pixel Conversions bits>octets>ko, Mo, Go (ex 24 p 538, 29 p 540) Incertitudes Ce qu'il faut savoir • Une valeur mesurée est toujours inexacte. Vocabulaire et définitions : précision, incertitude, incertitude type, incertitude élargie, incertitude relative, moyenne, écart type, intervalle de confiance • Vocabulaire : aspect aléatoire ou probabilistique d'un phénomène quantique Il n'est pas possible de connaitre avec une précision infinie, la position d'une particule. On peut toutefois donner sa probabilité de présence.(voir p 407) ... et savoir faire Définir l'incertitude type pour une mesure directe (à partir d'une graduation) Calculer une incertitude de type A ou B Exprimer le résultat d'une mesure compte tenu des incertitudes Interpréter un phénomène quantique à l'aide du vocabulaire défini. (par exemple : interférences particules par particules ou photon par photons) (ex 10 p 409, fiche révisions ondes et lasers 4