Exercices par capacités · 2nde générale
Dernière mise à jour : 21 juin 2026
Donner la définition d'une source primaire et celle d'un objet diffusant. Citer un exemple de chaque.
Une source primaire produit sa propre lumière (ex. : le Soleil, une lampe).
Un objet diffusant (source secondaire) ne fait que renvoyer la lumière qu'il reçoit (ex. : la Lune, un mur éclairé).
Classer en source primaire ou objet diffusant : (a) une étoile ; (b) une page de livre éclairée ; (c) une bougie allumée ; (d) un écran de téléphone allumé ; (e) une planète comme Mars.
Sources primaires : (a) étoile, (c) bougie, (d) écran allumé.
Objets diffusants : (b) page de livre, (e) Mars (elle renvoie la lumière du Soleil).
La Lune brille dans le ciel nocturne. Un élève affirme : « la Lune est une source primaire car elle éclaire la nuit. » Cette affirmation est-elle correcte ? Justifier.
L'affirmation est incorrecte. La Lune ne produit pas sa propre lumière : elle renvoie la lumière du Soleil qu'elle reçoit. C'est donc un objet diffusant (source secondaire).
Dans une pièce sombre, on ne voit pas un mur blanc. Dès qu'on allume une lampe, le mur devient visible. Expliquer, à l'aide des notions de source primaire et d'objet diffusant, ce qui se passe.
La lampe est une source primaire : elle émet de la lumière. Le mur est un objet diffusant : il ne produit pas de lumière mais renvoie celle qu'il reçoit de la lampe. Sans lampe (pas de lumière reçue), le mur ne renvoie rien et reste invisible ; éclairé, il diffuse la lumière vers nos yeux et devient visible.
Donner les bornes approximatives du domaine visible (en nm) et préciser la couleur associée à chaque extrémité.
Le domaine visible s'étend d'environ 400 nm (violet) à 800 nm (rouge).
En deçà de 400 nm : ultraviolets (UV) ; au-delà de 800 nm : infrarouges (IR). Ces deux domaines sont invisibles à l'œil.
Associer chaque longueur d'onde à sa couleur approximative :
| Radiation | A | B | C | D |
|---|---|---|---|---|
| \(\lambda\) (nm) | 450 | 520 | 590 | 700 |
A (450 nm) → bleu ; B (520 nm) → vert ; C (590 nm) → jaune-orange ; D (700 nm) → rouge.
Plus \(\lambda\) est petite, plus on se rapproche du violet/bleu ; plus elle est grande, plus on se rapproche du rouge.
Deux radiations ont pour longueurs d'onde \(\lambda_1 = 420\ \text{nm}\) et \(\lambda_2 = 680\ \text{nm}\).
1. Oui : 420 nm et 680 nm sont tous deux compris entre 400 nm et 800 nm.
2. \(\lambda_1=420\ \text{nm}\) (petite longueur d'onde) → plutôt bleue/violette. \(\lambda_2=680\ \text{nm}\) (grande longueur d'onde) → plutôt rouge.
On dispose des radiations suivantes : 350 nm, 500 nm, 620 nm, 900 nm.
1. Visibles : 500 nm et 620 nm (entre 400 et 800 nm).
2. 350 nm \(\lt\) 400 nm → ultraviolet (UV) ; 900 nm \(\gt\) 800 nm → infrarouge (IR).
3. De la plus bleue à la plus rouge : 500 nm (vert) puis 620 nm (rouge-orangé).
Décrire la différence entre un spectre continu et un spectre de raies. Indiquer pour chacun le type de source qui le produit.
Spectre continu : toutes les couleurs se succèdent sans interruption. Il est émis par un corps chaud (filament d'ampoule, étoile).
Spectre de raies : quelques raies colorées sur fond noir. Il est émis par un gaz (lampe spectrale, gaz excité).
Identifier le type de spectre émis par chaque source :
1. Filament d'ampoule → spectre continu (corps chaud).
2. Lampe à vapeur de mercure → spectre de raies (gaz).
3. Lampe à vapeur de sodium → spectre de raies (gaz).
4. Surface du Soleil → spectre continu (corps chaud).
On observe les deux spectres ci-dessous (A et B).
1. Spectre A : bande colorée ininterrompue → spectre continu. Spectre B : quelques raies sur fond noir → spectre de raies.
2. La source A est un corps chaud (filament, étoile). La source B est un gaz (lampe spectrale).
On chauffe progressivement un morceau de métal. Il devient d'abord rouge sombre, puis orange, puis blanc éclatant.
1. Un corps chaud émet un spectre continu.
2. L'aspect du spectre dépend de la température : plus le corps est chaud, plus son spectre s'enrichit vers le bleu (passage du rouge sombre au blanc).
Expliquer pourquoi un spectre de raies permet d'identifier l'élément chimique qui l'a émis.
Chaque élément chimique émet un ensemble de raies à des longueurs d'onde qui lui sont propres : c'est sa « signature » (comme une empreinte). En comparant les raies observées à des spectres de référence, on identifie l'élément présent dans la source.
On dispose des longueurs d'onde des raies caractéristiques de trois éléments :
| Élément | Raies caractéristiques (nm) |
|---|---|
| Hydrogène | 434 — 486 — 656 |
| Mercure | 405 — 436 — 546 — 579 |
| Sodium | 589 |
Une lampe inconnue présente des raies à 405 nm, 436 nm, 546 nm et 579 nm. Quel élément contient-elle ?
Les raies observées (405, 436, 546, 579 nm) correspondent exactement à celles du mercure. La lampe contient donc du mercure.
Le spectre de raies d'émission d'un gaz inconnu est représenté ci-dessous, ainsi que les raies de référence de deux éléments.
Par comparaison des raies, identifier le gaz inconnu (X ou Y). Justifier.
Le gaz inconnu présente trois raies aux mêmes positions que l'élément X (raies violette, verte et rouge alignées). Les raies de l'élément Y (bleue et jaune-orange) ne correspondent pas.
Le gaz inconnu contient donc l'élément X.
En analysant la lumière reçue d'une étoile lointaine, on retrouve les raies caractéristiques de l'hydrogène et de l'hélium.
1. L'étoile contient de l'hydrogène et de l'hélium (les éléments dont on retrouve les raies caractéristiques).
2. L'analyse du spectre de la lumière émise renseigne sur la composition chimique (et la température) de la source, sans avoir à s'y rendre : la lumière « porte » donc une information sur la matière qui l'a émise.