Devoir n 1 Œil 2 Réfraction

Prépa-Santé G3 Devoir n ◦ 4 (2h) Physique Chimie1 Œil1.1 Cas de l’œil « standard »La distance fixe du cristallin (lentille) à l’écran (rétine) est de l’ordre de 15,0 mm.1. L’œil regarde un objet A 1 B 1 à l’infini. Dans ce cas l’œil n’accommode pas (ilest au repos). Sachant que l’image A ′ 1B 1 ′ se forme sur la rétine, déterminer lavergence C 1 de l’oeil au repos.2. Maintenant l’oeil regarde un objet A 2 B 2 situé à 25 cm (ponctum proximum)de son centre optique. L’œil accommode au maximum. Sachant que l’imageA ′ 2 B′ 2 se forme sur la rétine, déterminer la vergence de l’œil qui accommodeau maximum.3. Déterminer la taille de l’image si celle de l’objet est 14,0 cm.1.2 Cas de l’œil hypermétropeL’œil hypermétrope est trop court. Sa profondeur est par exemple 14,5 mm; onadmettra qu’il possède une vergence minimale de 66,5 dioptries lorsque son cristallinn’accommode pas, et une vergence maximale de 70 dioptries lorsque le cristallin estbombé au maximum.1. À quelle distance du centre optique du cristallin se trouve un objet AB le plusproche observable avec une accommodation maximale?2. Afin de ramener le punctum proximum de cet œil hypermétrope à 25,0 cm onl’équipe d’une lentille de contact. On admettra que l’ensemble {œil lentille} secomporte comme une nouvelle lentille de vergence C ′′ . Calculer C ′′ .3. En déduire par différence la vergence de la lentille correctrice notée C lentille .2 RéfractionUn rayon lumineux monochromatique (λ = 656, 3 nm) est envoyé sur un prismeen verre très dispersif d’angle au sommet θ = 30 ◦ perpendiculairement à sa face AB(voir schéma). On observe une déviation D α = 32, 8 ◦ .AθBC1. Sur un schéma, tracer le parcours du rayon lumineux et noter D α l’angle dedéviation de la radiation H α considérée.2. Calculer l’indice de réfraction n α du verre pour la radiation H α3. Calculer la vitesse de propagation v α de la radiation H α dans le verre.Données : c = 3, 00.10 −8 m · s −1 1/ 4

Prépa-Santé G3 Devoir n ◦ 4 (2h) Physique Chimie3 Lentille1. Un objet AB de hauteur 3 cm est placé devant une lentille convergente devergence C = 10 δ. L’objet AB assimilable à un segment est placé perpendiculairementà l’axe optique de la lentille. Le point A est sur l’axe optique à30 cm du centre optique O de la lentille.Répondre par Vrai ou Faux aux affirmations suivantes :(a) Le foyer image se situe à 40 cm du point A.(b) Le foyer image est le point où tous les rayons qui sortent de la lentilleconvergent.(c) L’image A ′ B ′ est de même sens que l’objet AB.(d) La taille de l’image A ′ B ′ est de 2 cm.(e) L’image se trouve à 5 cm du foyer objet.2. On appelle « pouvoir séparateur » de l’œil la plus petite distance angulaireentre deux points séparés par l’œil. Pour un œil normal cette distance estǫ = 3.10 −4 rad.On veut observer deux cratères à l’aide d’une lunette astronomique.Données : distance entre les deux cratères sur la Lune : 30 kmdistance Terre-Lune : 3, 8.10 5 km.Le grossissement de la lunette doit être au moins de :(a) 2 (b) 4 (c) 6 (d) 8 (e) 10 (f) aucuneréponseexacte4 Bilan d’énergie pour une réaction de fusionLa réaction thermonucléaire 2 1H+ 3 1H −→ 4 2He+ 1 0n est l’une des plus énergétiques.1. Calculer, en MeV, l’énergie dégagée par cette réaction.2. Calculer l’énergie libérée lors de la formation de 1 kg d’hélium.3. Calculer la quantité de pétrole qui fournirait la même quantité d’énergie sachantqu’une tonne de pétrole libère 42.10 9 J. Conclure.Données :c = 3, 00.10 −8 m · s −1 ; 1u = 1,660 55.10 −27 kg.m( 2 H) = 2,013 55 u ; m( 3 H) = 3,015 50 u ; m( 4 He) = 4,001 50 u ;m(neutron) = 1,008 71 u.5 Datation au carbone 14Pour la datation d’un objet au carbone 14, on suppose que l’abondance relativede l’isotope 14 6C par rapport aux autres isotopes du carbone dans l’atmosphère, estconstante et égale à 10 −10 % (dans 100 mol, il y a 10 −10 mol de 14 6 C).Lors de fouilles, des archéologues retrouvent les restes d’une barque en bois qu’ilsdésirent dater. Le bois provient des arbres vivant à l’époque. Le bois contient ducarbone qui a été « extrait » de l’atmosphère par la photosynthèse de l’arbre. Tantque l’arbre est vivant, la proportion en 14 6C par rapport aux autres isotopes reste2/ 4

Prépa-Santé G3 Devoir n ◦ 4 (2h) Physique Chimie7 Dosage gravimétriquePour déterminer la concentration molaire c d’une solution de sulfate de sodiumNa 2 SO 4 , on prélève un volume V = 100 mL de cette solution. On y ajoute un volumeV ′ = 200 mL d’une solution de chlorure de baryum BaCl 2 de concentration molaireégale à c ′ = 0, 100 mol · L −1 . Les ions chlorure et sodium n’interviennent pas dans laréaction. Il se forme un précipité blanc de sulfate de baryum BaSO 4 . Lavé et séché,on pèse une masse m = 2, 80 g de précipité.1. Écrire la réaction de la dissolution dans l’eau du chlorure de baryum et donnerla concentration [Ba 2+ ].2. Écrire la réaction de la dissolution dans l’eau du sulfate de sodium et exprimerla concentration [SO 2–4 ] en fonction de c.3. Écrire la réaction qui a lieu lorsqu’on mélange les deux solutions (réactiontotale).4. Calculer les quantités de matières initiales de réactifs (en fonction de c éventuellement).5. Calculer la quantité de matière de sulfate de baryum précipité.6. Sachant que tous les ions sulfate sont précipités, calculer l’avancement maximalen fonction de c.7. En déduire la concentration de la solution de sulfate de sodium.4/ 4