Interaction des photons avec la matière et forme des spectres
Le rendement géométrique, indépendant de l'énergie, RG est le rapport du nombre de photons émis dans la direction du détecteur, au nombre de photons émis dans 4 π : ???? À= ???? 4 ???? Ω est l'angle solide sous-tendu par la source et la surface de la zone active du détecteur ; pour une source
11 Février 2008 Compter des photons - Collège de France
Compter des photons piégés dans une cavité présente des avantages conceptuels et pratiques Le nombre de photons dans un mode est une observable parfaitement définie, indépendamment de la spécification d’un temps d’intégration Les photons restent présents dans l’appareil pour des mesures indéfiniment répétées
DESCRIPTIF DU SUJET DESTINE AU PROFESSEUR
6 13/ 3,3 10-19 = 1,7 10 photons Au final, le nombre N de photons par pixel vaut : N 6= N tot 6/ nombre de pixels = 1,7 1013 / 12 10 = 1,4 10 photons L’od e de gandeu du nom e de photons ui, en plein jou, paviennent su un pixel de l’appaeil photo est de 106 photons; et ce, pour un temps de pose de 1,0 ms
DOSIMETRIE - sofiamedicalistesfr
nombre de photons qui l’éclaire Si on considère que dS est perpendiculaire à la direction de propagation, on définit l’éclairement énergétique de cette surface E = dΦ dS unité : Watt/m 2 C’est une densité surfacique de puissance • Cette quantité de densité de puissance peut être cumulée dans le temps pour aboutir à
Chapitre 3 : Dosimétrie
• Nombre de photons émis dans tout l'espace à l'instant t : c’est l'activité de la source à l'instant t : A(t) • Débit de photons dans la direction considérée sur un élément de surface dS • Flux d’énergie incidente sur dS • Débit de dose dans la cible 4 1 d² AdS dt dN 4 1 d² EAdS dt EdN dt dE i 4 ² 1 ( ) ( ) d E A t
Cours n°10 : Imagerie multi-modalité
Rappel: La loi d'atténuation exprime la variation du nombre des photons N en fonction de l'épaisseur x traversée par le rayonnement Pour un rayonnement monochromatique, elle correspond à la fonction exponentielle décroissante Fonctionnement du tube à Rayons X • Exposition d’entrée de 4 rayons identiques: X0, X0, X0, X0
2 Rayonnements ionisants - notions fondamentales
10 Les cahiers de prévention • Guide Risques radioactifs et Radioprotection 2 1 Manifestations de la radioactivité Les éléments radioactifs, d’origine naturelle ou artificielle, sont caractérisés par l’instabilité de leur noyau Elle se manifeste par l’émission de particules (α , β, neutrons) ou de photons (X,
NUOVO CIMENTO
2 - G6n6ralisation de la m~thode de Williams et Weizsticker Le prineipe de la mSthode d'a,pproximation semielassique de Williams et: Weizsgcker (~ 2) est de dSeomposer le champ 51ectroma,gn6tique cr55 par une pa,rticule chargSe rela,tiviste a,u voisina,ge d'une eible en un spectre 6quivfdent, de photons
Chapitre 11: Réactions nucléaires, radioactivité et fission
A est le nombre de masse et représente le nombre de nucléons Z est le nombre atomique et représente le nombre de charges positives élémentaires ou le nombre de protons N est le nombre de neutrons On a : N A Z Exemples : 4 2 He renferme 4 nucléons : 2 protons et 4 – 2 = 2 neutrons 238
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AcadĠmie d'OrlĠans-TourV La réVoluWion Te problèmeV VcienWifiqueV en 1ère S 1
1S Thème : Observer RDP : Combien de photons pour une photo ?DESCRIPTIF DU SUJNT MNSTINN AU PROŃNSSNUR
Objectif
être proposée en terminale S.
Compétences
exigibles du B.O.Programme de première S :
Connaître les relations ʄ с cͬʆ et ȴE с hʆ et les utiliser.Déroulement
Cette activité peut être proposée comme exercice de devoir surveillé ou de devoir maison pour préparer les élèves à ce type de démarche.Durée : 45 minutes environ.
Cet exercice est prévu pour être évalué sur 5 pts, 10 pts ou autre (la feuille de calcul permettant de choisir le nombre de points retenu), selon le format du devoir proposé.Compétences
évaluées
S'approprier (APP) : coefficient 1
Analyser (ANA) : coefficient 3
Réaliser (REA) : coefficient 2
Valider (VAL) : coefficient 1
Remarques
Les connaissances nouvelles qui ne sont pas au programme sont apportées par le biais des documents.Sources :
Article du dossier " Pour la Science » (octobre - décembre 2006) ; Sujet de CAPES de sciences physiques et chimiques 2013 (composition de physique). Dans le cadre d'une sĠance d'AP type "approfondissement", il est possible de rendre le problème plus ouvert en retirant les questions préalables et en proposant la question suivante : déterminer un ordre de grandeur du nombre de photons qui, en plein jour,parǀiennent sur un pidžel de l'appareil photo enǀisagĠ pour un temps de pose approprié.
Par ailleurs, si la relation entre puissance et énergie a été abordée en classe, il est
conseillé de supprimer la troisième donnée du document 3. Auteur David CATEL - Lycée Jean Giraudoux - Châteauroux (36)AcadĠmie d'OrlĠans-TourV La réVoluWion Te problèmeV VcienWifiqueV en 1ère S 2
ENONCE MNSTINN AUX NLNVNS
CONTEXTE
Le capWeur CCM eVW un compoVanW élecWronique pUoWoVenVible qui révoluWionné la pUoWograpUie eW l'astronomie.
Le buW Te ceWWe acWiviWé eVW Te TéWerminer le nombre de photons par pidžel nĠcessaires ă la rĠalisation d'une
photographie numérique Te qualiWé. Pour ceWWe TéWerminaWionH vouV pourreY vouV appuyer Vur leV TocumenWV ci-
TeVVouV eW inWroTuire WouWe granTeur que vouV jugereY uWile à la réVoluWion Tu problème.Certaines informations donnĠes ne sont pas directement utiles ă la rĠsolution et d'autres ne sont pas rappelĠes ;
ǀous deǀrez donc faire preuǀe d'initiatiǀe.VOTRE PORTE DOCUMENTS (3 TocumenWV)
Doc. 1 : Article du dossier " Pour la Science » (octobre - décembre 2006)(charge coupling device). Le TéWecWeur CCM eVW un Tamier Te TéWecWeurV élémenWaireVH leV pUoWoViWeV. CUacun
d'eudž est composĠ d'une jonction de matĠriaudž semi-conTucWeurV. CUaque pUoWon inciTenW exWraiW un élecWron Te
l'un des matĠriaudž de la jonction. L'Ġlectron libĠrĠ traǀerse la jonction et est collectĠ dans un condensateur
élecWrique aVVocié à cUaque pUoWoViWe.
L'Ġnergie Volaire qui nouV parvienW Tu Soleil aWWeinW un kilowaWW par mèWre carré lorVque le Soleil eVW au YéniWU. LorV
d'une prise de ǀue de jour, les objets ĠclairĠs renǀoient dans toutes les directions la lumiğre solaire. Le fludž de
pUoWonV nouV parvenanW Te ceV objeWV vauW un cenWième Tu flux Volaire.LeV pUoWonV arrivenW au UaVarT Vur le TéWecWeurH à la manière TeV gouWWeV Te pluieV Vur une viWre Te voiWure. Le
nombre de photons reĕus par pidžel fluctue d'une grandeur Ġgale ă la racine carrĠe de la moyenne Te ce nombre.
pixelH on conVWaWe que le nombre Te pUoWonV reçuV par pixel varie Te 90 à 110. Me WelleV variaWionV Te 10 % VonW
ǀisibles sur l'image. Nn revancUeH pour 10000 pUoWonV en moyenne leV flucWuaWionV WypiqueV VonW Te 100H VoiW Te
AcadĠmie d'OrlĠans-TourV La réVoluWion Te problèmeV VcienWifiqueV en 1ère S 3
Taille du capteur CCD : 18 × 13,5 mm2 ;
Nombre de pixels : 12 millions ;
Focale de l'objectif : 50 mm ;
Ouǀerture de l'objectif : f / 3,5 - 5,6 ;
DurĠe d'edžposition : de 60 à 1/4000 sec.
Doc. 3 : Données et formules nécessaires à la résolution du problème posé Célérité de la lumière : c = 3,0.108 m.s-1 ;Constante de Planck : h = 6,6.10-34 J.s ;
correspondante ;Le flux lumineux peut être considéré comme une puissance "surfacique", c'est-à-dire le quotient entre la
puissance P (en Watt) et l'aire S (en m2) de la surface correspondante.QueVWionV préalableV J
1. Quel est le flux de photons parvenant des objets éclairés par la lumière solaire ?
2. A partir des données, calculer l'Ġnergie E associĠe ă un photon de longueur d'onde ͨ moyenne » ʄ = 600 nm
(pour le Tomaine Tu viVible).Problème J
A parWir TeV TocumenWV fourniV eW en inWroTuiVanW WouWe granTeur perWinenWe uWile à voWre réVoluWionH déterminer
compromettent pas la qualité de la photographie.Remarque J
correcWemenW préVenWéeV.AcadĠmie d'OrlĠans-TourV La réVoluWion Te problèmeV VcienWifiqueV en 1ère S 4
REPRES POUR L'VALUATION
CorrecWion poVVible J
Questions préalables J
1. Ńlux Te pUoWonV parvenanW TeV objeWV éclairéV par la lumière Volaire ͗ ʔ с 1,0.103 I 100 = 10 P.m-2.
2. Nnergie Tu pUoWon J E = U × ʆ = U × (c I ʄ) = 6H6.10-34 × (3H0.108 I (600.10-9)) = 3H3.10-19 J.
RéVoluWion Tu problème J
ʔ = Ptot (en P) I S (en m2) ; VoiW Ptot = ʔ × S = 10 п (ʋ п (2,7.10-2 I 2)2) = 5,7.10-3 P.
Ptot (en P) = Etot (en J) ͬ ȴt (en V) ; VoiW Etot = Ptot п ȴt = 5H7.10-3 × 1H0.10-3 = 5,7.10-6 J.
On noWe Ntot le nombre Te pUoWonV arrivanW Vur le capWeur. Ntot = Etot I N = 5H7.10-6 I 3H3.10-19 = 1,7.1013 pUoWonV.
Au finalH le nombre N Te pUoWonV par pixel vauW J N = Ntot I nombre Te pixelV = 1H7.1013 I 12.106 = 1,4.106 pUoWonV.
106 pUoWonV ; eW ceH pour un WempV Te poVe Te 1H0 mV !
610S'approprier
Extraire des informations utiles.
Extraire les grandeurs physiques
pertinentes. Extraire les informations du document 1 pour déterminer que leflux de photons arrivant sur le capteur est de 10 W/m2. Identifier les grandeurs pertinentes pour répondre au problème
posé.AnalyVer
Organiser et exploiter :
- ses connaissances ; - les informations extraites.Construire les Ġtapes d'une RDP.
Exploiter la relation P = Flux × S pour déterminer la puissance puis l'Ġnergie du rayonnement arriǀant sur l'objectif. Déterminer le nombre total de photons arrivant sur le capteur.Déterminer le nombre de photons par pixel.
RéaliVer
Utiliser un modèle théorique.
Effectuer des calculs littéraux ou
numériques.Exprimer les résultats.
DĠterminer l'Ġnergie associĠe au photon de longueur d'onde =600 nm en appliquant la formule.
Mener les calculs techniquement justes indépendamment d'erreurs rĠsultant d'une mauǀaise analyse. Maîtriser correctement les unités et exprimer les résultats.ValiTer
Discuter de la ǀaliditĠ d'un rĠsultat.
la photographie en calculant la variation et en la comparant à la ǀaleur 1 й (seuil d'inǀisibilitĠ des fluctuations). Niveau A J leV inTicaWeurV cUoiViV apparaiVVenW TanV leur (quaVi)WoWaliWé Niveau B J leV inTicaWeurV cUoiViV apparaiVVenW parWiellemenW Niveau C J leV inTicaWeurV cUoiViV apparaiVVenW Te manière inVuffiVanWe Niveau D J leV inTicaWeurV cUoiViV ne VonW paV préVenWVObtention " auWomaWiVée » Te la noWe J
plus proche soit au demi-enWier) à parWir Tu Wableau Te compéWenceV compléWé.AcadĠmie d'OrlĠans-TourV La réVoluWion Te problèmeV VcienWifiqueV en 1ère S 5
La feuille de calcul ci-aprèV préVenWe une noWaWion Vur 10 poinWV. La moTificaWion Tu conWenu Te la cellule H1
Evaluation d'une activité évaluée par compétences notée sur : 10 points Nom