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Lycée Pierre Corneille 2014/2015
1/12BACCALAUREAT BLANC
SESSION février 2015
PHYSIQUE-CHIMIE
Série S
: 3 h 30 COEFFICIENT : 6EST autorisé
Quelques conseils :
1. Lire la totalité du sujet plusieurs fois
2. Réserver une copie par exercice
3. Soigner la présentation et la rédaction (utiliser le brouillon !)
4. 5.6. Respecter le nombre de chiffres significatifs
7. Avoir un regard critique sur les résultats (cohérent, vraisemblable)
Bon courage !
Ce sujet comporte 12 pages numérotées, y compris celle-ci. Ne pas oublier de rendre les annexes avec votre copie. Ce sujet comporte trois exercices qui sont indépendants les uns des autresI- Titra points)
II- Du laser au DVD (9 points)
III- (5 points)
Lycée Pierre Corneille 2014/2015
2/12Données
Coupl : C6H6O6 / C6H8O6 et C6H8O6 / C6H7O6-
pKA (acide ascorbique/ ion ascorbate) = 4,1à 25°C : Ke = 10-14
M = 176 g.mol-1
Conductivités molaires ioniques à 25°C :
(HO) = 19,8 mS.m2.mol-1 ; (Na+) = 5,01 mS.m2.mol-1 (ion ascorbate A-) = 2,5 mS.m2.mol-1Indicateurs colorés
Couleur de la forme HInd Zone de virage Couleur de la forme Ind-Hélianthine rouge 3,1 4,4 jaune
Bleu de bromothymol jaune 6,0 7,6 bleu
Rouge de crésol jaune 7,2 8,8 Rouge
Phénolphtaléine incolore 8,2 10 rose
1.C6H8O6,
est un acide mais aussi un réducteur. 1.1.1.2. Ecrire les demi-
2. -métrique.
idée de faire un titrage de la vitamine C présente dans un jus CB = 2,0.10-3 mol.L-1. (Les ions Na+ sont spectateurs)2.1. - est une base forte en solution aqueuse. Déterminer le pH de la solution titrante
cette solution.2.2. Faire une liste détaillée du matériel nécessaire pour effectuer les prélèvements. Pourquoi ajoute-t-
2.3.Les mesures de pH réalisées au cours du titrage permettent de tracer la courbe pH = f(VB) jointe en
annexe.Lycée Pierre Corneille 2014/2015
3/122.4. En expliq
courbe en annexe avec votre copie !2.5. Quel indicateur coloré aurait-on pu utiliser pour ce dosage ? Comment aurait-on alors visualisé
3.Un élève suggère au professeur titrage
conductimétri vitamine C dans une fiole jaugée de 200 mL.3.1. Déterminer la concentration molaire A nsi préparée.
3.2. Le professeur A = 50 mL. Parmi les concentrations ci-
titrage conductimétrique : c B = 1,0.10-2 mol.L-1 T B = 5,0.10-2 mol.L-1 e B = 1,0.10-3 mol.L-1.3.3. Plusieurs allures de courbes modélisant ce titrage sont proposées ci-dessous. En argumentant,
Courbe 1
Courbe 2
Conductivité
VB en mL
Conductivité
VB en mL
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4/12EXERCICE II : DU LASER AU DVD (9 points)
Saviez-vous que si vous regardez des DVD, naviguez sur le web, scannez les codes barre et si certains
peuvent se passer de leurs lunettes, c'est grâce à l'invention du laser, il y a 50 ans !Intéressons-nous aux lecteurs CD et DVD qui ont envahi notre quotidien. La nouvelle génération de lecteurs
comporte un laser bleu (le blu-ray) dont la technologie utilise une diode laser fonctionnant à une longueur
d'ondeB = 405 nm
et les DVD conventionnels utilisent respectivement des lasers infrarouges et rouges. Les disques Blu-ray
fonctionnent d'une manière similaire à celle des CD et des DVD.Le laser d'un lecteur blu-ray émet une lumière de longueur d'onde différente de celles des systèmes CD ou
DVD, ce qui permet de stocker plus de données sur un disque de même taille (12 cm de diamètre), la taille
minimale du point sur lequel le laser grave l'information étant limitée par la diffraction.Pour stocker davantage d'informations sur un disque, les scientifiques travaillent sur la mise au point
d'un laser ultra violet. Figure 1 : caractéristiques des disques CD, DVD et Blu-ray.Donnée : On prendra ici pour la célérité de la lumière dans le vide et dans l'air : c = 3,00
108 m.s
1.1ère PARTIE
On veut retrouver expérimentalement la longueur d'onde ȜD de la radiation monochromatique d'un lecteur DVD
en utilisant la diffraction.On utilise pour cela le montage de la figure 2, a étant le diamètre de la fente placée devant le faisceau laser,
le demi- écart angulaire associé à la tache centrale de laLentille
convergenteCoté étiquette Coté étiquette Coté étiquette
0,1 mm
disque laser700 Mo 4,7 Go 25 Go Capacité de
Stockage en octets
0,6 mm
0,1 mm
Zoom sur la zone
gravée et le spot laser zone gravée zone non gravée1,2 mm
DLaser DVD
Figure 2
L EcranLycée Pierre Corneille 2014/2015
5/121. Expression de
1.1 Etablir la relation entre
, L (largeur de la tache centrale de diffraction) et D (distance entre le fil et l'écran). On supposera suffisamment petit pour considérer tan avec en radian.1.2 Donner la relation entre
D et a en indiquant l'unité de chaque grandeur.1.3 En déduire la relation
DL.a 2.D2. Détermination de la longueur d'onde
D de la radiation d'un laser de lecteur DVD
2.1 On réalise la figure de diffraction obtenue avec un laser " DVD », passant par une fente fine verticale de
largeur a = 170 5 m , sur un écran placé à la distance D = (2,400,01) m, on obtient la figure 3 (taille
réelle) ci- dessous .Figure 3
A partir de cette figure de diffraction, déterminer la largeur de la tache centrale en précisant la méthode
utilisée.2.2 Calculer la valeur de la longueur d'onde
D de la radiation monochromatique d'un lecteur DVD. t évaluée par la relation: U( D) = 222DD )D(U L )L(U a )a(U
D) en prenant U(L) =
0,5 mm
En déduire un encadrement de la valeur expérimentale deD. Comparer avec la valeur théorique
Dthéorique = 650 nm donnée par le constructeur.3. Image de la figure de diffraction
Un élève prend une photographie en couleur de la figure de diffraction. La photographie de cette figure est
ur une largeur.Elle est codée en 24 bits RVB.
3.2 Déterminer le nombre de couleurs différentes que peut prendre un pixel.
ts en justifiant votre réponse : (255 ;255 ;255) (160 ;160 ;160) (255 ;0 ;0) (0,0,150)2ème PARTIE : stockage optique
Pour augmenter la capacité des disques optiques sans en augmenter la taille, la dimension des creux gravés
e deux pistes de lecture est diminué. Pour lire et décoder convenablement lesinformations gravées, il est alors nécessaire de réduire le diamètre d du spot . Voir Figure 4.
r le phénomène de radiation. Le diamètre d du spot laser sur le disque optique est donnée par la relation d = 1,22 , où NA (nombre sansLycée Pierre Corneille 2014/2015
6/12Figure 4
m : 0,40 mDistance entre les pistes = 0,74
mCapacité : 4,7 Go
D = 650 nm
Ouverture numérique : NA = 0,60
1. Capacité de stockage
1.1 Pourquoi faut-il diminuer le diamètre du spot ?
1.2 Sur quels paramètres peut-on jouer pour diminuer le diamètre du spot ? Justifier votre réponse.
Pourquoi les scientifiques travaillent-ils sur la mise au point d'un laser ultra violet ? ligne à la fois.2. Le système de lecture interférentielle
Le principe de lecture repose sur des interférences entre les différentes parties du faisceau réfléchi qui
convergent sur le capteur. rencontre à la fois le creux et le plat autour (figure 5). Une partie du faisceau est réfléchie sur dans le plat. /4. figure 5 0,40 m 0,74 m