TD n°2 - Physique Appliquée
Optique géométrique. Exercice 1: Contrôle de connaissances (0). Exercice 2:
Réflexion sur un miroir plan (Solution 2:) Exercice 3: Propagation rectiligne de la
lumière (Solution 3:) ...... Sur le test d'un objectif d'appareil photographique, on
peut lire dans la presse spécialisée : « la dispersion de l'objectif est mal corrigée.
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TD n°1 Sciences Appliquées BTS 2
Les Ondes
TOC \o "1-3" \h \z \u HYPERLINK \l "_Toc400353127" Nature des ondes PAGEREF _Toc400353127 \h 5
HYPERLINK \l "_Toc400353128" Exercice 1: Longueur donde dune station FM (Solution 1:) PAGEREF _Toc400353128 \h 5
HYPERLINK \l "_Toc400353129" Exercice 2: Longueur donde des rayons X (Solution 2:) PAGEREF _Toc400353129 \h 5
HYPERLINK \l "_Toc400353130" Exercice 3: Longueur donde, période et fréquence (Solution 3:) PAGEREF _Toc400353130 \h 5
HYPERLINK \l "_Toc400353131" Exercice 4: Célérité dune onde (Solution 4:) PAGEREF _Toc400353131 \h 6
HYPERLINK \l "_Toc400353132" Exercice 5: Célérités dondes (Solution 5:) PAGEREF _Toc400353132 \h 6
HYPERLINK \l "_Toc400353133" Exercice 6: A propos de la notion de son « pur » et de son « complexe ». (Solution 6:) PAGEREF _Toc400353133 \h 6
HYPERLINK \l "_Toc400353134" Exercice 7: Spectre fréquentiel des différentes catégories dondes électromagnétiques. (Solution 7:) PAGEREF _Toc400353134 \h 9
HYPERLINK \l "_Toc400353135" Exercice 8: Spectre de loreille humaine(Solution 8:) PAGEREF _Toc400353135 \h 9
HYPERLINK \l "_Toc400353136" Propagation PAGEREF _Toc400353136 \h 11
HYPERLINK \l "_Toc400353137" Exercice 1: Contrôle de connaissances (Solution 1:) PAGEREF _Toc400353137 \h 11
HYPERLINK \l "_Toc400353138" Exercice 2: Ecriture dune onde progressive .( Solution 2:) PAGEREF _Toc400353138 \h 11
HYPERLINK \l "_Toc400353139" Exercice 3: Propagation le long dune corde 1 (Solution 3:) PAGEREF _Toc400353139 \h 11
HYPERLINK \l "_Toc400353140" Exercice 4: Propagation le long dune corde 2 (Solution 4:) PAGEREF _Toc400353140 \h 11
HYPERLINK \l "_Toc400353141" Onde stationnaires PAGEREF _Toc400353141 \h 13
HYPERLINK \l "_Toc400353142" Exercice 1: Ondes stationnaires sur une corde de guitare (0) PAGEREF _Toc400353142 \h 13
HYPERLINK \l "_Toc400353143" Exercice 2: Ondes stationnaires dune guitare (Solution 2:) PAGEREF _Toc400353143 \h 13
HYPERLINK \l "_Toc400353144" Exercice 3: Ondes stationnaires harmoniques dune guitare (Solution 3:) PAGEREF _Toc400353144 \h 13
HYPERLINK \l "_Toc400353145" Optique géométrique PAGEREF _Toc400353145 \h 16
HYPERLINK \l "_Toc400353146" Exercice 1: Contrôle de connaissances (0) PAGEREF _Toc400353146 \h 16
HYPERLINK \l "_Toc400353147" Exercice 2: Réflexion sur un miroir plan (Solution 2:) PAGEREF _Toc400353147 \h 16
HYPERLINK \l "_Toc400353148" Exercice 3: Propagation rectiligne de la lumière (Solution 3:) PAGEREF _Toc400353148 \h 16
HYPERLINK \l "_Toc400353149" Exercice 4: le miroir plan (Solution 4:) PAGEREF _Toc400353149 \h 16
HYPERLINK \l "_Toc400353150" Exercice 5: Principe du catadioptre (Solution 5:) PAGEREF _Toc400353150 \h 17
HYPERLINK \l "_Toc400353151" Exercice 6: Principe du catadioptre (Solution 6:) PAGEREF _Toc400353151 \h 17
HYPERLINK \l "_Toc400353152" Exercice 7: Diffraction (Solution 7:) PAGEREF _Toc400353152 \h 17
HYPERLINK \l "_Toc400353153" Exercice 8: La réflexion et la réfraction (Solution 8:) PAGEREF _Toc400353153 \h 17
HYPERLINK \l "_Toc400353154" Exercice 9: Construction des rayons lumineux pour une lentille convergente et divergente (Solution 9:) PAGEREF _Toc400353154 \h 18
HYPERLINK \l "_Toc400353155" Exercice 10: obtention de limage dun objet AB par une lentille mince.( Solution 10:) PAGEREF _Toc400353155 \h 18
HYPERLINK \l "_Toc400353156" Exercice 11: Lentilles minces (Solution 11:) PAGEREF _Toc400353156 \h 20
HYPERLINK \l "_Toc400353157" Exercice 12: Lentille mince parcourue par deux rayons laser (Solution 12:) PAGEREF _Toc400353157 \h 20
HYPERLINK \l "_Toc400353158" Exercice 13: Fibre optique à saut dindice (Solution 13:) PAGEREF _Toc400353158 \h 20
HYPERLINK \l "_Toc400353159" Exercice 14: transmission dinformations par une fibre optique à saut dindice.( Solution 14:) PAGEREF _Toc400353159 \h 21
HYPERLINK \l "_Toc400353160" Photométrie PAGEREF _Toc400353160 \h 23
HYPERLINK \l "_Toc400353161" Exercice 1: Contrôle de connaissances (Solution 1:) PAGEREF _Toc400353161 \h 23
HYPERLINK \l "_Toc400353162" Exercice 2: Notions de photométrie (Solution 2:) PAGEREF _Toc400353162 \h 23
HYPERLINK \l "_Toc400353163" Exercice 3: lefficacité lumineuse dune source de lumière (Solution 3:) PAGEREF _Toc400353163 \h 23
HYPERLINK \l "_Toc400353164" Exercice 4: éclairement de salles (Solution 4:) PAGEREF _Toc400353164 \h 24
HYPERLINK \l "_Toc400353165" Exercice 5: Eclairage dune salle de classe (Solution 5:) PAGEREF _Toc400353165 \h 24
HYPERLINK \l "_Toc400353166" Exercice 6: Lampe à incandescence (compréhension du cours) (Solution 6:) PAGEREF _Toc400353166 \h 25
HYPERLINK \l "_Toc400353167" Exercice 7: Lampe à décharge (compréhension du cours) (Solution 7:) PAGEREF _Toc400353167 \h 25
HYPERLINK \l "_Toc400353168" Exercice 8: Tube fluorescent (compréhension du cours) (Solution 8:) PAGEREF _Toc400353168 \h 25
HYPERLINK \l "_Toc400353169" Exercice 9: Laser (compréhension du cours) (Solution 9:) PAGEREF _Toc400353169 \h 25
HYPERLINK \l "_Toc400353170" Exercice 10: Lampe à incandescence et lampe à décharge (Solution 10:) PAGEREF _Toc400353170 \h 25
HYPERLINK \l "_Toc400353171" Exercice 11: Tube à décharge(Solution 11:) PAGEREF _Toc400353171 \h 26
HYPERLINK \l "_Toc400353172" BTS PAGEREF _Toc400353172 \h 27
HYPERLINK \l "_Toc400353173" Exercice 1: BTS 2013 Metro : centre Pablo Picasso (Solution 12:) PAGEREF _Toc400353173 \h 27
HYPERLINK \l "_Toc400353174" Corrections Natures des ondes PAGEREF _Toc400353174 \h 33
HYPERLINK \l "_Toc400353175" Solution 1: Exercice 1:Longueur donde dune station FM PAGEREF _Toc400353175 \h 33
HYPERLINK \l "_Toc400353176" Solution 2: Exercice 2:longueur donde des rayons X PAGEREF _Toc400353176 \h 33
HYPERLINK \l "_Toc400353177" Solution 3: Exercice 3:longueur donde, période et fréquence PAGEREF _Toc400353177 \h 33
HYPERLINK \l "_Toc400353178" Solution 4: Exercice 4:célérité dune onde PAGEREF _Toc400353178 \h 33
HYPERLINK \l "_Toc400353179" Solution 5: Exercice 5:célérités dondes PAGEREF _Toc400353179 \h 33
HYPERLINK \l "_Toc400353180" Solution 6: Exercice 6:A propos de la notion de son « pur » et de son « complexe ». PAGEREF _Toc400353180 \h 33
HYPERLINK \l "_Toc400353181" Solution 7: Exercice 7:Spectre fréquentiel des différentes catégories dondes électromagnétiques. PAGEREF _Toc400353181 \h 35
HYPERLINK \l "_Toc400353182" Solution 8: Exercice 8:Spectre de loreille humaine PAGEREF _Toc400353182 \h 35
HYPERLINK \l "_Toc400353183" Corrections Propagation PAGEREF _Toc400353183 \h 37
HYPERLINK \l "_Toc400353184" Solution 1: Exercice 1:Contrôle de connaissances PAGEREF _Toc400353184 \h 37
HYPERLINK \l "_Toc400353185" Solution 2: Exercice 2:Ecriture dune onde progressive PAGEREF _Toc400353185 \h 37
HYPERLINK \l "_Toc400353186" Solution 3: Exercice 3:propagation le long dune corde PAGEREF _Toc400353186 \h 37
HYPERLINK \l "_Toc400353187" Solution 4: Exercice 4:propagation le long dune corde PAGEREF _Toc400353187 \h 37
HYPERLINK \l "_Toc400353188" Corrections Ondes stationnaires PAGEREF _Toc400353188 \h 39
HYPERLINK \l "_Toc400353189" Solution 1: Exercice 1:Ondes stationnaires sur une corde de guitare PAGEREF _Toc400353189 \h 39
HYPERLINK \l "_Toc400353190" Solution 2: Exercice 2:Ondes stationnaires dune guitare PAGEREF _Toc400353190 \h 39
HYPERLINK \l "_Toc400353191" Solution 3: Exercice 3:Ondes stationnaires harmoniques dune guitare PAGEREF _Toc400353191 \h 39
HYPERLINK \l "_Toc400353192" Corrections Optique géométrique PAGEREF _Toc400353192 \h 40
HYPERLINK \l "_Toc400353193" Solution 1: Exercice 1:Contrôle de connaissances PAGEREF _Toc400353193 \h 40
HYPERLINK \l "_Toc400353194" Solution 2: Exercice 2:Réflexion sur un miroir plan PAGEREF _Toc400353194 \h 40
HYPERLINK \l "_Toc400353195" Solution 3: Exercice 3:Propagation rectiligne de la lumière PAGEREF _Toc400353195 \h 40
HYPERLINK \l "_Toc400353196" Solution 4: Exercice 4:le miroir plan PAGEREF _Toc400353196 \h 40
HYPERLINK \l "_Toc400353197" Solution 5: Exercice 5:Principe du catadioptre PAGEREF _Toc400353197 \h 41
HYPERLINK \l "_Toc400353198" Solution 6: Exercice 6:Principe du catadioptre PAGEREF _Toc400353198 \h 41
HYPERLINK \l "_Toc400353199" Solution 7: Exercice 7:Diffraction PAGEREF _Toc400353199 \h 42
HYPERLINK \l "_Toc400353200" Solution 8: Exercice 8:La réflexion et la réfraction PAGEREF _Toc400353200 \h 42
HYPERLINK \l "_Toc400353201" Solution 9: Exercice 9:Construction des rayons lumineux pour une lentille convergente et divergente PAGEREF _Toc400353201 \h 43
HYPERLINK \l "_Toc400353202" Solution 10: Exercice 10:obtention de limage dun objet AB par une lentille mince. PAGEREF _Toc400353202 \h 43
HYPERLINK \l "_Toc400353203" Solution 11: Exercice 11:Lentilles minces PAGEREF _Toc400353203 \h 44
HYPERLINK \l "_Toc400353204" Solution 12: Exercice 12:Lentille mince parcourue par deux rayons laser PAGEREF _Toc400353204 \h 45
HYPERLINK \l "_Toc400353205" Solution 13: Exercice 13:Fibre optique à saut dindice PAGEREF _Toc400353205 \h 45
HYPERLINK \l "_Toc400353206" Solution 14: Exercice 14:transmission dinformations par une fibre optique à saut dindice. PAGEREF _Toc400353206 \h 47
HYPERLINK \l "_Toc400353207" Corrections Photométrie PAGEREF _Toc400353207 \h 50
HYPERLINK \l "_Toc400353208" Solution 1: Exercice 1:Contrôle de connaissances PAGEREF _Toc400353208 \h 50
HYPERLINK \l "_Toc400353209" Solution 2: Exercice 2:Notions de photométrie PAGEREF _Toc400353209 \h 50
HYPERLINK \l "_Toc400353210" Solution 3: Exercice 3:lefficacité lumineuse dune source de lumière PAGEREF _Toc400353210 \h 50
HYPERLINK \l "_Toc400353211" Solution 4: Exercice 4:éclairement de salles PAGEREF _Toc400353211 \h 50
HYPERLINK \l "_Toc400353212" Solution 5: Exercice 5:Eclairage dune salle de classe PAGEREF _Toc400353212 \h 50
HYPERLINK \l "_Toc400353213" Solution 6: Exercice 6:Lampe à incandescence (compréhension du cours) PAGEREF _Toc400353213 \h 50
HYPERLINK \l "_Toc400353214" Solution 7: Exercice 7:Lampe à décharge (compréhension du cours) PAGEREF _Toc400353214 \h 51
HYPERLINK \l "_Toc400353215" Solution 8: Exercice 8:Tube fluorescent (compréhension du cours) PAGEREF _Toc400353215 \h 51
HYPERLINK \l "_Toc400353216" Solution 9: Exercice 9:Laser (compréhension du cours) PAGEREF _Toc400353216 \h 51
HYPERLINK \l "_Toc400353217" Solution 10: Exercice 10:Lampe à incandescence et lampe à décharge PAGEREF _Toc400353217 \h 51
HYPERLINK \l "_Toc400353218" Solution 11: Exercice 11:Tube à décharge PAGEREF _Toc400353218 \h 51
HYPERLINK \l "_Toc400353219" Corrections BTS PAGEREF _Toc400353219 \h 53
HYPERLINK \l "_Toc400353220" Solution 1: Exercice 1:BTS 2013 Metro : centre Pablo Picasso () PAGEREF _Toc400353220 \h 53
Nature des ondes
Longueur donde dune station FM ( REF _Ref246308216 \h\n Solution 1:)
Une station FM émet sur une onde radio de 105,6 MHz. Si, dans lair, les ondes électromagnétiques diffèrent très peu de c.
Quelle est la valeur de la célérité de londe
Quelle est la longueur donde correspondante ?
Longueur donde des rayons X ( REF _Ref246308218 \h\n Solution 2:)
Longueur donde, période et fréquence ( REF _Ref246308219 \h\n Solution 3:)
Exploitation de loscillogramme du son « La3 » dun diapason enregistré à laide dun microphone :
Déterminez la valeur de la période du son « La3 ».
Déterminez la valeur de la fréquence du son « La3 ».
Exploitation de loscillogramme du son « oh » enregistré à laide dun microphone :
Déterminez la valeur de la période du son « oh ».
Déterminez la valeur de la fréquence du son « oh »
Le la3 de la gamme musicale est un son pur. Le la3 possède une fréquence de 440 Hz. Calculez la valeur de la période et de la longueur donde de cette onde sonore sinusoïdale. Justifiez.
Données : célérité du son dans lair : 340 m/s.
Un laser Hélium-Néon émet dans le vide une onde lumineuse sinusoïdale de longueur donde égale à 632,8 nm. La célérité de la lumière dans le vide est égale à 2,998.108 m/s. Calculez la valeur de la période et de la fréquence de cette onde lumineuse sinusoïdale. Justifiez.
Célérité dune onde ( REF _Ref246308220 \h\n Solution 4:)
Lors dun orage, un promeneur voit la foudre tomber sur une colline distante de 6,5 km. 19 secondes plus tard, il entend le bruit du tonnerre. Calculez la célérité du son dans lair. Justifiez le raisonnement.
La célérité dun son est-elle la même dans lair et dans leau ? Pourquoi ?
La lumière met 8 minutes et 20 secondes pour parcourir la distance séparant le soleil de la Terre. La célérité de la lumière est 3.00 108m/s dans le vide ou dans lair. Calculez la distance séparant le soleil de la Terre. Justifiez.
La célérité de la lumière est elle la même dans lair et dans leau ? Pourquoi ?
Célérités dondes ( REF _Ref246308221 \h\n Solution 5:)
câble coaxial : EMBED Word.Picture.8 EMBED Equation.DSMT4 avec ((0,25 µH/m (=0,1 nF/m (c=2.108 m/s)
eau dans bassin EMBED Equation.DSMT4
Son EMBED Equation.DSMT4
Une mesure par ultrasons permet de connaître la distance séparant lémetteur dune cible.
Dans lair (R= 8.31 JK-1mol-1 et (= 1.4 et M= 39 g.mol-1) Quel (t si la distance est de 20 cm
Dans leau f=20 kHz et (=7,5 cm, Quelle est la profondeur si (t=0,1 s
A propos de la notion de son « pur » et de son « complexe ». ( REF _Ref246308222 \h\n Solution 6:)
Données :
Un son pur est une onde sonore progressive périodique dont la variation réversible de pression en un point donné du milieu est dallure sinusoïdale.
Un son complexe est une onde sonore progressive périodique dont la variation réversible de pression en un point donné du milieu est dallure non sinusoïdale.
1° Exploitation des données :
11° Identifiez loscillogramme de lexercice 2 qui correspondrait à un son « pur ».
12° Identifiez loscillogramme de lexercice 2 qui correspondrait à un son « complexe ».
2° Emission dun son complexe :
Séquencement de lexpérience :
Abréviation : HP (Haut Parleur)
EMBED Word.Picture.8
Oscillogramme visualisé à loscilloscope lors de chaque étape :
21° Exploitation de létape 1 :
211° Déterminez la nature du son émis par le haut parleur 1.
212° Déterminez la valeur de la fréquence du son émis.
22° Exploitation de létape 2 :
221° Déterminez la nature du son émis par le haut parleur 2. Justifiez.
222° Déterminez la valeur de la fréquence du son émis. Justifiez.
223° Quelle relation lie la valeur de la fréquence du son de létape 2 avec celle de létape 1 ?
23° Exploitation de létape 3 :
231° Déterminez la nature du son émis par les hauts parleurs 1 et 2. Justifiez.
232° Un technicien affirme que « un son complexe est constitué de sons purs de fréquences multiples ». Quen pensez-vous ? Justifiez.
233° Déterminez la valeur de la fréquence du son émis par les deux hauts parleurs. Justifiez.
234° Quel son pur émis impose la valeur de la fréquence du son complexe ?
235° Un technicien affirme que « la valeur de la fréquence du son complexe est imposée par la valeur de la fréquence la plus élevée du son pur contenu dans le son complexe ». Quen pensez-vous ? Justifiez.
3° « décomposition en séries de Fourier » :
Données :
Toute onde progressive périodique dallure non sinusoïdale peut se décomposer en une somme dondes progressives périodiques sinusoïdales dont les valeurs des fréquences de ces ondes sont des entiers multiples de la fréquence de londe dallure non sinusoïdale ;
On appelle « le fondamental » londe progressive périodique dallure sinusoïdale dont la valeur de la fréquence correspond à la valeur de la fréquence de londe progressive périodique dallure non sinusoïdale ;
On appelle « harmonique » toute onde progressive périodique dallure sinusoïdale dont la valeur de la fréquence est un entier multiple de la valeur de la fréquence du fondamental ;
On appelle « rang » de lharmonique la valeur de lentier multiple de la fréquence du fondamental.
31° Quelle est la décomposition en séries de Fourier du son complexe émis lors de létape 3 ? Justifiez.
32° Parmi les étapes 1 et 2, identifiez loscillogramme qui correspond au « fondamental » du son complexe de létape 3 ? Justifiez.
33° Parmi les étapes 1 et 2, identifiez loscillogramme qui correspond à « lharmonique » du son complexe de létape 3 ? Justifiez.
34° Déterminez le rang de lharmonique du son complexe de létape 3. Justifiez.
35° Quelle est la décomposition en série de Fourier du son pur émis lors de létape 1 ? Justifiez.
36° Quelle est la décomposition en séries de Fourier du son pur émis lors de létape 2 ? Justifiez.
4° A propos de la notion de « spectre en fréquence » :
Données :
Le « spectre en fréquence » est la représentation graphique de la décomposition en série de Fourier de toute onde progressive périodique dallure non sinusoïdale ;
41° Exploitation du spectre en fréquence du son complexe de létape 3 :
411° Quelle est la valeur de la fréquence du fondamental ?
412° Combien dharmoniques sont contenus dans le son complexe de létape 3 ?
413° Quelle est la valeur de la fréquence du premier harmonique ?
414° Parmi les deux graphes proposées, quelle représentation graphique vous semble la plus pertinente ? Justifier.
42° Exploitation de loscillogramme du son « oh » :
421° Quelle est la nature du son « oh » ? Justifiez.
422° Déterminez la valeur de la fréquence du son « oh ».
423° Déterminez la valeur de la fréquence du fondamental du son « oh ». justifiez.
424° Le son « oh » possède til des harmoniques ? Justifiez.
43° Exploitation du spectre en fréquence du son « oh » :
431° Quelle est la valeur de la fréquence du fondamental ?
432° La valeur de la fréquence du fondamental indiquée dans le spectre est elle cohérente avec celle du son « oh » déterminée à loscilloscope ?
433° Combien dharmoniques sont contenus dans le son « oh » ?
434° Quelle est la valeur de la fréquence du premier harmonique ?
435° Quelle est la valeur de la fréquence de lharmonique de rang 3 ?
436° Quelle est lamplitude de lharmonique 4 ?
Spectre fréquentiel des différentes catégories dondes électromagnétiques. ( REF _Ref246308228 \h\n Solution 7:)
Ci dessous, le spectre en fréquence dondes électromagnétiques :
(Remarque : les domaines de longueur donde sentendent dans le vide ou dans lair).
La lumière, qui relève dune branche de la Physique appelé « optique », est une onde électromagnétique dont le spectre est compris entre les fréquences de 3.1011 Hz à 3.1016 Hz.
Parmi les fréquences de loptique, on distingue un domaine étroit qui correspond à la lumière visible de lil humain, dont le spectre est le suivant :
EMBED Word.Picture.8
Longueur donde exprimée en nanomètre, cest à dire, 10-9m.
1° A propos du spectre des ondes électromagnétiques :
11° A propos des ondes radio :
111° Donnez le spectre en fréquence de ces ondes.
112° Donnez le spectre en longueur donde dans le vide ou dans lair de ces ondes.
12° A propos des micro ondes :
121° Donnez le spectre en fréquence de ces ondes.
122° Donnez le spectre en longueur donde dans le vide ou dans lair de ces ondes.
13° A propos de la lumière visible :
131° Donnez le spectre en fréquence de ces ondes.
132° Donnez le spectre en longueur donde dans le vide ou dans lair de ces ondes.
14° A propos de la lumière infra rouge :
141° Quelle grandeur physique est associée à la lumière infra rouge ?
142° Donnez le spectre en fréquence de ces ondes.
143° Donnez le spectre en longueur donde dans le vide ou dans lair de ces ondes.
15° A propos de la lumière ultraviolette :
151° Quest ce que la lumière ultraviolette ?
152° Donnez le spectre en fréquence de ces ondes.
153° Donnez le spectre en longueur donde dans le vide ou dans lair de ces ondes.
16° A propos des rayons X :
161° Que peut-on faire avec des rayons X ?
162° Donnez le spectre en fréquence de ces ondes.
163° Donnez le spectre en longueur donde dans le vide ou dans lair de ces ondes.
17° A propos des rayons ³ :
171° Quelle matière émet des rayons ³ ?
172° Donnez le spectre en fréquence de ces ondes.
173° Donnez le spectre en longueur d onde dans le vide ou dans l air de ces ondes.
Spectre de l oreille humaine( REF _Ref246308229 \h\n Solution 8:)
Voici le domaine de fonctionnement de loreille humaine :
A partir du graphique ci-dessus :
Donner la bande passante à 80 dB (décibel) de loreille humaine.
Donner la bande passante à 20 dB de loreille humaine.
Comparer
Quel le domaine de fréquence pour lequel loreille humaine est la plus sensible ?
Le niveau dintensité en décibel correspond à une impression sonore. Quand ce niveau double, la sensation de niveau sonore double. Quand le nombre de décibel augmente de 20 dB que se passe-t-il pour lintensité de londe ? Pour la valeur de la pression ?
Quappelle-t-on « ultrasons » ? Donner le domaine de fréquences des ultrasons.
Quappelle-t-on « infrasons » ? Donner le domaine de fréquences des infrasons.
Propagation
Contrôle de connaissances ( REF _Ref246308231 \h\n Solution 1:)
Entourer la ou les bonnes réponses
Une onde progressive a une fréquence constante quel que soit le milieu transparent traversé.
Une onde progressive a une longueur d'onde constante quel que soit le milieu transparent traversé.
La célérité de la lumière dépend du milieu transparent traversé.
Ecriture dune onde progressive .( REF _Ref246308232 \h\n Solution 2:)
Ecrire lexpression dune onde électromagnétique qui se propage dan s le vide dans la direction des x positifs, si sa fréquence est de 600 THz et son amplitude de 8 V/cm
Propagation le long dune corde 1 ( REF _Ref246308233 \h\n Solution 3:)
On relève deux photos de la propagation dune onde sur une corde
EMBED Word.Picture.8
Déterminer la célérité de londe
A quelle date le point M se soulève t il
Quelle est la durée du signal
Propagation le long dune corde 2 ( REF _Ref246308234 \h\n Solution 4:)
EMBED Word.Picture.8
a) Le signal est parti de x=0 à t=0. Quelles est la célérité de londe
b) A quelle date le point M commence-t-il à se soulever?
b) Quelle est la durée du signal?
b) Dessiner la corde à t= 0,08s.
Onde stationnaires
Ondes stationnaires sur une corde de guitare ( REF _Ref246308235 \h\n 0)
Une corde de guitare de longueur L= 0,8 m vibre sur son premier mode de résonance à 440 Hz.
Déterminer la célérité de londe
Si lon veut faire un Do à 494 Hz quelle longueur doit on t prendre.
Pourquoi prend on des cordes de guitare plus grosses pour les notes graves ?
On rappelle que EMBED Equation.DSMT4 ,et que la période est telle que EMBED Equation.DSMT4
Avec µ masse linéique en kg/m et F la tension de la corde en N.
Ondes stationnaires dune guitare ( REF _Ref246308236 \h\n Solution 2:)
Une corde métallique, fixée à ses deux extrémités et traversant l'entrefer d'un aimant, est parcourue par un courant produit par un GBF en mode sinusoïdal. Pour une fréquence f = 60 Hz, la corde prend l'aspect indiqué sur le schéma a). Pour quelles fréquences la même corde peut-elle prendre les aspects donnés par les figures b et c ?
Ondes stationnaires harmoniques dune guitare ( REF _Ref246308238 \h\n Solution 3:)
Les guitaristes produisent certains sons en « harmoniques ». Pour cela, au moment où il pince la corde, le musicien empêche certains points de vibrer en effleurant la corde avec le doigt. On supposera pour simplifier que la corde vibre sur l'un de ses modes propres.
La première corde d'une guitare a pour fréquence fondamentale fo = 330 Hz.
Quel point de la corde le guitariste doit-il effleurer pour obtenir une vibration de fréquence 660 Hz?
Même question pour obtenir une fréquence de 990 Hz. Existe-t-il plusieurs positions possibles ?
ANNEXE
Théorie de la guitare
HYPERLINK "http://www.jpbourgeois.org/guitar/frets.htm#Th%E9orie" http://www.jpbourgeois.org/guitar/frets.htm#Th%E9orie
note La-1 La0 La1 La2 La3 La4 La5 La6 La7 La8 fréquence en Hertz 22,5 55 110 220 440 880 1780 3520 7040 14080 Notion doctave
une octave désigne à la fois:
- une note de fréquence multiple, ou diviseur, pair d'une note choisie
- l'écart entre deux notes, octaves consécutives l'une de l'autre
Donc si f0 est la fréquence d'une note, sa nième octave bat à la fréquence f = f0x2n où n peut être positif, négatif ou nul
Chaque écart d'une octave est divisé en 12 parties, ou demi-tons dodécaphoniques, soient 13 notes ou degrés en comptant les deux notes extrêmes (qui sont donc deux notes octaves consécutives). Ces degrés sont nommées, à partir de chaque note La:
Nom choisi La La# ou Sib Si Do Do# ou Réb Ré Ré# ou Mib Mi Fa Fa# ou Solb Sol Sol# ou Lab La Rang du degré 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 Nom relatif (écart) fondale seconde mineure seconde tierce mineure tierce majeure quarte quinte diminuée quinte quinte augmentée sixte 7ème 7ème majeure 1ère octave Si un degré est de rang n , ses notes octaves seront de rang 12+n. Donc, si fn est sa fréquence, celle de sa première octave sera 2 fn=fn+12
Chaque degré doit pouvoir être le point de départ d'une nouvelle échelle de degrés identique
Alors fn+1/fn=µ doit rester constant, indépendant de n.
Et on a: 2 fn=fn+12=µ12x fn, soit µ = 21/12
µ=21/12 est donc l'écart multiplicatif unique et constant qui sépare les fréquences de deux notes adjacentes, c'est à dire deux notes séparées d'un demi tons.
la fréquence d'un degré de rang n est donc, par rapport au rang de départ (rang 0, par définition): fn=f02n/12
Emplacement (ou position) des frettes
En revanche, la longueur utile d'une corde (distance entre chevalet et frette) varie en sens inverse de la fréquence, de sorte qu'une corde de longueur utile L à vide devient:, si n est le rang du demi ton choisi, à partir de la note à vide: Ln=L/2n/12 Et la distance entre sillet de tête et frette est alors: L-Ln=L(1-1/2n/12) Les matheux férus de calculs "vieux style" sortiront leurs tables de logarithmes népériens ou décimaux en tenant compte du fait que : 2n= 10n.log2= en.Log2
NB : la 12ème frette est donc située au niveau du nud du premier harmonique.
Guitare électrique
Longueur de corde : 648 mm (Sillet Chevalet)
Tensions (kg)Diamètre (mm)Masse linéiqueMi aigu5.94 0.23Si4.990.28Sol6.670.41Ré7.170.61La7.170.81Mi grave6.711.07 Optique géométrique
Contrôle de connaissances ( REF _Ref246308239 \h\n 0)
Entourer la ou les bonnes réponses
Dans les lois de Descartes sur la réfraction interviennent les indices optiques n1 et n2 de deux milieux transparents différents.
Dans le cas de la réfraction, les trois rayons lumineux ne sont pas dans le même plan.
La distance focale d'une lentille convergente permet de connaître la position de l'image, si on connaît celle de l'objet.
L'image d'une source lumineuse à l'infini est dans le plan focal image.
Les câbles optiques utilisent la réflexion totale.
La vitesse de propagation d'un signal dans un câble optique est la vitesse de la lumière dans le vide.
Les câbles optiques sont sensibles aux perturbations électromagnétiques.
Réflexion sur un miroir plan ( REF _Ref246308240 \h\n Solution 2:)
Un personnage de 1,8 m se regarde dans un miroir vertical situé à 2 m.
La distance Yeux-sol est de 1,6 m
Faire un schéma des rayons issus de lil allant à ses pieds au sommet de sa tête.
En déduire la taille minimale du miroir permettant à lhomme de se voir intégralement
A quelle distance du sol le miroir doit-il être pour que la personne se voie entièrement.
Si lon séloigne que se passe-t-il ?
Propagation rectiligne de la lumière ( REF _Ref246308244 \h\n Solution 3:)
1°Quest-ce quun milieu transparent ?
2°Quest-ce quun milieu homogène ?
3°Donner des exemples de milieux transparents et homogènes.
4°Comment la lumière se propage-t-elle dans un tel milieu ?
5°Lair à température et pression constante est-il en milieu transparent et homogène ?
6°Lété la zone juste au-dessus dune route inondée de soleil forme une couche dair de température plus élevé que lair ambiant.
61°Le milieu ainsi formé est-il transparent et homogène ? Justifier.
62°Comment la lumière se propage-t-elle dans un tel milieu ?
63°A quel phénomène optique ce cas fait-il référence ? Comment cela ce manifeste-t-il ?
7°Que peut-on dire de lhomogénéité dun milieu sur la surface de séparation dun système optique air-verre ? Comme sera la direction de propagation de la lumière au niveau de cette surface de séparation ?
le miroir plan ( REF _Ref246308246 \h\n Solution 4:)
On considère une source lumineuse ponctuelle S située dans lespace objet selon le schéma suivant :
EMBED Word.Picture.8
On appelle O la projection orthogonale de S sur le plan du miroir. Mesurer la distance OS. Quelle devra être la distance OS ? Comment doivent être O, S et S ? Justifier.
Tracer limage S de S par le miroir. Est-elle réelle ou virtuelle ? Justifier.
Un observateur est situé au point A. Il observe S limage de S par le plan du miroir. Tracer le rayon lumineux issu de S arrivant sur A. Justifier.
On appelle O le point dintersection entre le rayon SA et le plan du miroir. Placer le point O sur le schéma.
Tracer le rayon lumineux SO. En déduire la marche de la lumière ici de la source S allant vers lobservateur A.
Tracer la normale au plan du miroir en O.
Vérifier sur votre tracé que la deuxième loi de Descartes sur la réflexion est vérifiée.
Principe du catadioptre ( REF _Ref246308247 \h\n Solution 5:)
Un catadioptre est constitué de miroir formant un angle de 90°. Expliquez pourquoi il renvoie la lumière pou une grande plage dorientation de rayons incidents
EMBED Word.Picture.8
Principe du catadioptre ( REF _Ref246308248 \h\n Solution 6:)
Un catadioptre est constitué dune multitude de miroirs comme schématisé ci-dessous.
Poursuivez les rayons incidents en détaillant votre construction.
Quelle condition est nécessaire sur les miroirs pour que la propriété du catadioptre soit réalisée.
EMBED Word.Picture.8
Diffraction ( REF _Ref246308249 \h\n Solution 7:)
Déterminer les angles de réfraction et de réflexion et tracer les rayons.
EMBED Word.Picture.8
La réflexion et la réfraction ( REF _Ref246308250 \h\n Solution 8:)
1. Quest-ce que la réflexion ?
2. Quest-ce quune surface réfléchissante ?
Donner des exemples de surfaces réfléchissantes.
3. Quest-ce quun dioptre ? Donner des exemples de dioptres.
4. Quest-ce quun dioptre plan ? Donner des exemples de dioptres plans.
5. Quest-ce que la réfraction ? Observer un crayon a demi plongé dans une cuve deau. Faire le schéma de la figure observée. Comment apparaît le phénomène de réfraction ?
6. Lindice de réfraction de lair vaut nair = 1,00029. Justifier que, la plupart du temps, on confonde la vitesse de propagation de la lumière dans lair avec celle dans le vide.
7. Lindice de réfraction de leau vaut neau = 1,333. Calculer la vitesse de la lumière dans leau.
8. Lindice de réfraction du verre crown vaut nverre_crown = 1,52. Calculer la vitesse de la lumière dans le verre crown.
9. Lindice de réfraction du verre flint léger vaut nverre_flint_l = 1,58. Calculer la vitesse de la lumière dans le verre flint léger.
10. Lindice de réfraction du verre flint dense vaut nverre_flint_d = 1,66. Calculer la vitesse de la lumière dans le verre flint léger.
Dune façon générale que peut-on dire de lindice de réfraction du verre ?
Sur le test dun objectif dappareil photographique, on peut lire dans la presse spécialisée : « la dispersion de lobjectif est mal corrigée. Cela peut entraîner des franges colorées en cas de prise de vue à contre jour ou sous lumière rasante ». A partir de ce texte et de votre expérience personnelle, pensez-vous que la valeur de lindice de réfraction dun milieu dépende de la valeur de la longueur donde de la lumière qui traverse le milieu ? Donner des exemples de phénomènes rendant compte de ceci. A partir du texte trouver le nom de ce phénomène. Quelle en est la conséquence sur les appareils doptiques ?
On dit quun milieu est plus réfringent quun autre si son indice optique est plus important.
13. Lair est-il plus ou moins réfringent que leau ?
Lequel du verre crown ou du verre flint est-il le plus réfringent ?
Construction des rayons lumineux pour une lentille convergente et divergente ( REF _Ref246308254 \h\n Solution 9:)
Construire (au moins 2 rayons lumineux) limage par la lentille de lobjet AB ainsi que sa nature.
EMBED Word.Picture.8
obtention de limage dun objet AB par une lentille mince.( REF _Ref246308257 \h\n Solution 10:)
Pour obtenir limage dun point objet par une lentille mince, il suffit de tracer deux rayons incidents différents (un passant par le centre optique et lautre par lun des deux foyers par exemple), puis de tracer les rayons émergents. Limage sera située à lintersection des deux rayons émergeants.
Si limage est situé dans lespace image elle sera dites réelle, si elle est située dans lespace objet elle sera dites virtuelle.
Si limage est du même côté de laxe optique que lobjet, elle est dites droite, sinon elle est dites renversée.
Si la taille de limage est plus grande que celle de lobjet, elle est dites agrandie sinon elle est réduite.
Dans chacun des cas suivant, tracer limage AB du segment AB par la lentille. Indiquer si limage est réelle ou virtuelle, droite ou inversée, agrandie ou réduite.
Cas n°1 :
EMBED Word.Picture.8
Cas n°2 :
EMBED Word.Picture.8
Cas n°3 :
EMBED Word.Picture.8
Cas n°4 :
EMBED Word.Picture.8
Lentilles minces ( REF _Ref246308258 \h\n Solution 11:)
1. A quelle condition une lentille est dites mince ? Comment sont alors les points O, S1 et S2 ?
2. Dessiner le schéma à léchelle 1 dune lentille convergente dont le diamètre douverture vaut 5 cm. Placer le centre optique et laxe optique ainsi que lespace objet et lespace image.
3. Tracer (à la règle) un faisceau de 3 rayons incidents passant par le centre optique. Tracer le faisceau de rayons émergeants ainsi obtenu.
4. La distance focale de cette lentille vaut 10 cm. Que vaut la distance OF ?
Placer le point F, foyer image, sur le schéma. Est-il situé dans lespace objet ou dans lespace image ?
5. Tracer un faisceau de 3 rayons incidents parallèle à laxe optique. Tracer le faisceau de rayons émergeant ainsi obtenu.
6. Que vaut la distance OF ? Justifier.
Placer le point F, foyer objet. Est-il situé dans lespace objet ou dans lespace image ? Est-il réel ou virtuel ? Justifier.
7. Tracer un faisceau de 3 rayons incidents passant par le foyer objet. Tracer le faisceau de rayons émergeants ainsi obtenu.
8. Dessiner le schéma à léchelle 1 dune lentille divergente dont le diamètre douverture vaut 5 cm. Placer le centre optique et laxe optique ainsi que lespace objet et lespace image.
9. Tracer (à la règle) un faisceau de 3 rayons incidents passant par le centre optique. Tracer le faisceau de rayons émergeants ainsi obtenu.
10. La distance focale de cette lentille vaut 10 cm. Que vaut la distance OF ?
11. Placer le point F sur un nouveau schéma. Est-il situé dans lespace objet ou dans lespace image ?
12. Tracer un faisceau de 3 rayons incidents parallèle à laxe optique. Tracer le faisceau de rayons émergeants ainsi obtenu.
13. Placer le point F. Est-il situé dans lespace objet ou dans lespace image ? Est-il réel ou virtuel ? Justifier.
14. Tracer un faisceau de 3 rayons incidents passant par le foyer objet. Tracer le faisceau de rayons émergeants ainsi obtenu.
Lentille mince parcourue par deux rayons laser ( REF _Ref246308259 \h\n Solution 12:)
On s'intéresse au comportement de deux rayons laser arrivant sur une lentille convergente.
Ils sont inclinés d'un angle ( par rapport à l'axe Ox de la lentille.
EMBED Word.Picture.8
On impose la distance focale OF' = 4 cm.
Le rayon laser R1 passe par le centre optique. Il coupe le plan perpendiculaire à l'axe de la lentille, passant par F' en B'.
Le rayon laser R2 parallèle à R1 ne passe pas par le centre optique. La distance horizontale entre les deux rayons est notée d = 2 cm.
Le rayon R1 est-il dévié ?
Dans quel plan le point B' est-il situé ? Déterminer la position de ce point en fonction de l'angle (. Valeur numérique ( = 10°
Expliquer pourquoi le rayon R2 est dévié. Pourquoi passe-t-il par le point B' ?
On déplace la lentille vers les valeurs positives de x, horizontalement, de manière telle que le rayon R2 passe maintenant par le centre optique. L'axe de la lentille est inchangé. Comment évolue le plan focal image et le point B' ?
On déplace la lentille verticalement de manière telle que le rayon R2 passe maintenant par le centre optique. Comment évolue l'axe Ox et le point B' ?
Que devient le point B' si les deux rayons R1 et R2 ne sont pas parallèles et se coupent au point B distant de p = 10 cm à gauche du centre optique 0 ?
Fibre optique à saut dindice ( REF _Ref246308260 \h\n Solution 13:)
Exprimer ( en fonction de n1 et n2 pour quil y ait réflexion totale.
Donner la relation existant entre ( et r.
Etablir que EMBED Equation.DSMT4 pour quil y ait réflexion totale.
En déduire que EMBED Equation.DSMT4 (rappel cos²x+sin²x=1)
Démontrer que la condition pour quun rayonnement lumineux puisse se propager dans la fibre est tel que EMBED Equation.DSMT4 avec
EMBED Equation.DSMT4 que lon appelle ouverture numérique.
Exprimer le chemin géométrique maximum parcouru :
Exprimer la différence de chemin géométrique parcouru entre un trajet en limite douverture numérique et un trajet parallèle à la fibre
Calculer le (t correspondant pour une distance de 1 km : différence de temps mis pour parcourir la fibre entre un trajet en limite douverture numérique et un trajet parallèle à la fibre :
EMBED Word.Picture.8
transmission dinformations par une fibre optique à saut dindice.( REF _Ref246308261 \h\n Solution 14:)
Une fibre optique à saut dindice est constituée dun cylindre à section circulaire fabriqué à partir de deux matériaux transparents différents. Le cur est milieu dindice nc , la gaine optique un milieu dindice ng. La lumière transporte linformation dune extrémité de la fibre à lautre, pour cela il faut que la totalité de la lumière entrante sorte de la fibre. On négligera les pertes de lumière par absorption dénergie par la fibre.
EMBED Word.Picture.8
Remarque : la fibre est généralement recouverte dune gaine de protection en polymère.
On considère un rayon entrant dans la fibre au niveau du cur avec un angle dincidence non nul. Dessiner la marche de ce rayon dans la fibre en dessinant les rayons réfractés et réfléchis.
Sur quel phénomène physique compte-t-on pour que la totalité de la lumière entrant par le cur de la fibre ressorte par le cur ?
Quel doit être le milieu le plus réfringent ? En déduire comment doit être ng par rapport à nc ?
On considère les documents suivants :
Doc 1 (source http://www.telcite.fr/fibre.htm) : La fabrication d'une fibre optique passe par la réalisation d'une préforme cylindrique en barreau de silice. La silice est un composé oxygéné du silicium, de formule SiO2, présent dans un grand nombre de minéraux, tels que le quartz, la calcédoine et l'opale. La fibre est ensuite étirée à partir de ce barreau. Son centre, qui constitue le cur de la fibre, nécessite une silice très pure avec un minimum d'ions hydroxyles OH- .
Le cur est entouré d'une silice de moindre qualité qui forme la gaine optique. On réalise un écart d'indice entre le cur et la gaine en incorporant des dopants, tels que :
le germanium et le phosphore qui accroissent l'indice dans le cur,
le bore et le fluor qui le font décroître dans la gaine.
Une préforme de verre d'une longueur de 1 m et d'un diamètre de 10 cm permet d'obtenir par étirement une fibre monomode d'une longueur d'environ 150 Km.
Doc 2 (source http://www.httr.ups-tlse.fr/pedagogie/cours/fibre/fotheori.htm) : La fibre à saut d'indice 200/380 constituée d'un cur et d'une gaine optique en verre de différents indices de réfraction. Cette fibre provoque de par l'importante section du cur, une grande dispersion des signaux la traversant, ce qui génère une déformation du signal reçu.
Doc 3 (source http://www.httr.ups-tlse.fr/pedagogie/cours/fibre/fotheori.htm) :
Constitution d'une fibre optique multimode 200/380
Doc 4 (source http://www.httr.ups-tlse.fr/pedagogie/cours/fibre/fotheori.htm) :
Propagation de la lumière dans une fibre à saut d'indice
A partir du document 1. En quel matériau est constitué une fibre optique ?
Quel est la différence entre le cur et la gaine ?
On considère par la suite la fibre des documents 2-3-4.
Donner le diamètre du cur de la fibre.
Donner le diamètre de la gaine optique.
Quel est lindice optique du cur ?
Quel est lindice optique de la gaine ?
Calculer langle dincidence limite de réflexion totale dans la fibre. Que pensez-vous de sa valeur ? Que peut-on en conclure ?
Calculer langle dincidence maximum dentrée dans la fibre, en supposant que le rayon incident entre par lintermédiaire dun dioptre air/cur.
Un rayon lumineux entre dans la fibre avec un angle de 30°. Tracer la marche de ce rayon. Le rayon ressort-il de la fibre ?
Un rayon lumineux entre dans la fibre avec un angle de 15°. Tracer la marche de ce rayon. Le rayon ressort-il de la fibre ?
Photométrie
Contrôle de connaissances ( REF _Ref246321563 \h\n Solution 1:)
Entourer la ou les bonnes réponses
Une candela est approximativement l'intensité lumineuse d'une bougie.
L'équivalence entre lumens et W d'un flux lumineux dépend de la longueur d'onde.
Avec un éclairement énergétique solaire moyen de 1 000 W/m2, pour obtenir une puissance de 1 kW avec des panneaux photovoltaïques d'un rendement de 15 %, il faut une surface 1 000 / 150 = 6,66 m2 de panneaux.
La loi de Wien montre que plus la température d'un corps est élevée, plus l'intensité lumineuse émise est élevée.
Une lampe à incandescence alimentée en courant continu émet une lumière d'intensité constante.
Une lampe à incandescence alimentée en courant alternatif à la fréquence 50 Hz émet une lumière d'intensité périodique de fréquence 100 Hz.
Une lampe à décharge émet une lumière beaucoup plus blanche qu'une lampe à incandescence.
Le ballast d'une lampe à décharge sert à l'amorçage de l'ionisation du gaz contenu dans le tube.
Notions de photométrie ( REF _Ref246308263 \h\n Solution 2:)
EMBED Word.Picture.8
1. A propos de la courbe de sensibilité relative moyenne de lil :
Pour quelle valeur de longueur donde lil est il le plus sensible ?
Lil est il sensible aux rayonnements lumineux de couleur rouge ? Pourquoi ?
2. A propos du flux lumineux :
Le rayonnement infra rouge est il comptabilisé dans le flux lumineux ? Pourquoi ?
Le rayonnement de couleur rouge est il comptabilisé dans le flux lumineux ? Pourquoi ?
lefficacité lumineuse dune source de lumière ( REF _Ref310149789 \h\n Solution 3:)
Déterminez lefficacité lumineuse dune lampe à incandescence consommant une puissance active électrique de 75 W.
Déterminez lefficacité lumineuse dune lampe à fluorescence de 13 W.
De combien de fois améliore ton le rendement de la conversion dénergie électrique alternative en énergie lumineuse visible par lil lorsque on échange une lampe à incandescence de 960 lm par une lampe à fluorescence de 900 lm ?
Données constructeur des lampes à incandescence :
Puissance active électrique absorbée (W)406075100150200Flux lumineux (lm)430730960138022202950Données constructeur des lampes à fluorescence :
Puissance active électrique absorbée (W)101318263640Flux lumineux (lm)6009001200180029003500
éclairement de salles ( REF _Ref246308269 \h\n Solution 4:)
A propos de léclairement dune chambre :
Déterminez la valeur de léclairement préconisé pour une chambre de 3,50 m par 4,00 m de cotés.
Déterminez la valeur du flux lumineux nécessaire pour éclairer le sol de la chambre. Justifiez.
Déterminez la puissance de la lampe à incandescence nécessaire pour éclairer le sol de la chambre. Justifiez.
Déterminez la puissance de la lampe à fluorescence nécessaire pour éclairer le sol de la chambre. Justifiez.
A propos de léclairement dune salle de cours :
Déterminez la valeur du flux lumineux nécessaire pour éclairer le sol dune salle de cours de 10,0 m par 6,50 m de cotés. Justifiez.
Déterminez le nombre de lampes à fluorescence de 40 W (efficacité 70lm/W) nécessaires pour éclairer le sol de la salle de cours. Justifiez.
Eclairement recommandé en fonction du type dactivité :
Salle de coursSalle de dessin industrielChambre500 lux1000 lux200 luxLampe à incandescence : efficacité 19 lm/W
Lampe à fluo : efficacité 70 lm/W
Eclairage dune salle de classe ( REF _Ref246308270 \h\n Solution 5:)
Une table de travail doit recevoir au moins 500 lux.
Chaque table est éclairée par 2 tubes fluorescents pour lesquels les puissances disponibles sont 15/30/36/56 W
On considère que lintégralité de lintensité est rayonnée dans la pyramide représentée ci-dessous.
Lefficacité lumineuse dun tube fluorescent est denviron 70 lm/W.
Sachant quà hauteur de la table (surface 2m²) le tube éclaire sur une surface de 10m².
Quel est le nombre de lumens que doit fournir la source de lumière
En déduire la puissance minimale des tubes à installer
EMBED Word.Picture.8 EMBED Word.Picture.8
Lampe à incandescence (compréhension du cours) ( REF _Ref246308271 \h\n Solution 6:)
Montrer quune lampe à incandescence émet lumière de nature « thermique ».
Quel doit être la forme du spectre en longueur donde ?
Ce type de spectre correspond-il à une lumière monochromatique ou polychromatique ? Justifier.
En baissant la valeur de la tension dalimentation de la lampe, comment se modifie le spectre en longueur donde ? Quel est leffet sur laspect de léclairage ?
En augmentant la valeur de la tension dalimentation de la lampe, comment se modifie le spectre en longueur donde ? Quel est leffet sur laspect de léclairage ?
Montrer que les résultats des questions 4. et 5. démontre qualitativement la loi de Wien.
Lampe à décharge (compréhension du cours) ( REF _Ref246308272 \h\n Solution 7:)
Expliquez lorigine physique des ondes lumineuses monochromatiques présentes dans le spectre de la lumière émise dune lampe à décharge.
Pourquoi la lumière émise dune lampe à décharge naura pas de spectre continu ?
A laide dun spectroscope, déterminez la nature de la lumière visible émise par une lampe fluorescente à décharge à vapeur de mercure et de sodium.
A laide dun spectroscope, déterminez le nombre dondes lumineuses monochromatiques présentes dans la lumière émise.
Tube fluorescent (compréhension du cours) ( REF _Ref246308273 \h\n Solution 8:)
Expliquez lorigine physique des quelques ondes lumineuses monochromatiques présentes dans le spectre de la lumière émise.
A laide du texte ci dessus, expliquez lorigine physique du spectre continu observé.
Qualifier la nature du spectre obtenu.
Expliquez la raison pour laquelle un tube fluorescent aura une meilleure efficacité lumineuse que celle dune lampe à incandescence ?
Laser (compréhension du cours) ( REF _Ref246308274 \h\n Solution 9:)
Donner la nature dune onde lumineuse émise par un laser. Quelle est la conséquence sur laspect de la lumière obtenue.
Dessiner le spectre dune source laser.
Quelle est la différence entre énergie et densité dénergie, ou puissance et densité de puissance ?
Quels sont les intérêts principaux dune source laser ?
Lampe à incandescence et lampe à décharge ( REF _Ref246308275 \h\n Solution 10:)
Une lampe à incandescence est alimentée par une tension alternative sinusoïdale.
La lampe est prévue pour fonctionner normalement sous une tension alternative de valeur efficace 230 V à 50 Hz. Elle consomme alors une puissance de 100 W. Or admet qu'une telle lampe a une efficacité lumineuse de 18 lumens par W.
Calculer le flux lumineux émis dans les conditions normales de fonctionnement.
Un abat-jour renvoie la lumière sur une demi-sphère. En déduire l'intensité lumineuse en candelas.
La caractéristique tension-courant est du type
V=1216xI2
On règle la tension V entre 140 Volts et 230 Volts. Calculer la puissance dissipée sur le filament pour V = 140 Volts : en déduire le flux lumineux émis si on admet que l'efficacité lumineuse est constante.
On commande la lampe à incandescence par gradateur monophasé. On admet que pour 230 Volts, le réglage du gradateur est à ( = 0°. En utilisant la formule EMBED Equation.DSMT4 donner une valeur approximative (M de ( pour obtenir une valeur efficace de U=140 Volts.
Pourquoi ne fait-on pas ( > (M ?
Tube à décharge( REF _Ref246308276 \h\n Solution 11:)
On considère un tube fluorescent qui a une efficacité lumineuse de 120 lumens/W. On le compare à une lampe à incandescence dont l'efficacité lumineuse est de 20 lumens/W. La tension d'alimentation est de 230 V
Quelle est la puissance du tube qui fournit la même lumière qu'une lampe à incandescence de 200 W ?
Quel est le rôle de l'énergie stockée dans la bobine « ballast »?
La tension initiale pour amorcer le tube est de 1 000 V. Pourquoi est-elle si élevée ?
Une fois le tube amorcé, la tension à ses bornes est d'environ EMBED Equation.DSMT4 en Volts. Sa puissance est de 30 W. On admet que le cos ( du tube (seul) vaut 1. Calculer L si la fréquence du réseau vaut 50 Hz.
Comment améliorer le facteur de puissance de l'ensemble tube + inductance L ?
EMBED Word.Picture.8
BTS
BTS 2013 Metro : centre Pablo Picasso ( REF _Ref400015094 \h\n Solution 12:)
Les projecteurs à lentille, sont des appareils localisables, c'est-à-dire que l'on peut régler l'angle d'ouverture du cône de lumière sortant de l'appareil. Cette propriété permet de modifier la taille de la « tâche » de lumière sur la scène et de créer les niveaux d'éclairement adaptés aux besoins du spectacle.
Le système de focalisation utilise une vis entraînant un chariot équipé de la lampe et de son miroir. Un miroir réflecteur est placé derrière l'ampoule pour renvoyer le maximum de rayons vers la lentille.
Nous montrerons qu'en éloignant le chariot de la lentille on rétrécit le faisceau, et qu'au contraire en l'approchant, on l'élargit.
C.1. Réglage de l'angle d'ouverture d'un projecteur
La distance focale de la lentille vaut 25 cm et son diamètre est de 200 mm. On considère que la source lumineuse peut être déplacée de 10 cm à 21,25 cm de la lentille. Nous allons dans cette partie étudier l'influence de la position de la lampe sur l'ouverture du faisceau lumineux.
Rappels d'optique géométrique : tracé d'un rayon émergent
Le rayon incident passant par le point A est dévié par la lentille. Comment tracer le rayon émergent correspondant ?
On trace le rayon parallèle au rayon incident et passant par le centre optique O de la lentille. Ce rayon n'est pas dévié et coupe le plan focal image en un point B. Suite à une propriété du plan focal image, le rayon émergent recherché passe également par ce point B.
C.1.1. Détermination graphique de l'angle maximal d'ouverture ((max) du projecteur.
La lampe se situe à 10 cm de la lentille. À l'aide des rappels précédents, tracer sur le document-réponse 3 le rayon émergent issu du rayon incident supérieur du faisceau puis déterminer graphiquement l'angle qu'il fait avec l'axe horizontal.
Tracer le rayon émergent issu du rayon inférieur du faisceau incident. Déduire des deux tracés (max,.
C.1.2. Détermination graphique de l'angle minimal d'ouverture ((min) du projecteur.
Sur le document-réponse 4, procéder de la même façon lorsque la lampe se situe à 21,25 cm de la lentille pour en déduire l'angle minimal d'ouverture du projecteur (min.
C.2. Réglage de l'éclairement sur scène
Rappel: unités photométriques
Flux lumineux ((L)
Le flux lumineux (L d'une source est la quantité de lumière visible rayonnée par cette source dans tout l'espace. Il s'exprime en lumen (lm).
L'éclairement (E)
C'est le flux lumineux reçu par unité de surface. Son unité est le lux (lx).
Dans cette partie nous prendrons pour l'angle d'ouverture maximal (max = 63° et pour l'angle d'ouverture minimal (min = 8°.
Le projecteur sera positionné verticalement de sorte que la distance entre le centre du faisceau et le so soit égale à 7 m.
La lampe halogène est du type CP70 Gx9,5 1 000 W sa température de couleur vaut 3 200° K et son flux lumineux 26 000 lumens.
C.2.1. La relation liant le diamètre du faisceau au sol (d), la hauteur (h) et l'angle d'ouverture (() est : EMBED Equation.DSMT4 , Déterminer pour les angles d'ouverture (min, et (max, la surface éclairée au sol et, en se référant à l'annexe 5, les valeurs de l'éclairement au sol.
C.2.1. Donnez la relation liant le diamètre du faisceau au sol (d), la hauteur (h) et l'angle d'ouverture (()
Déterminer pour les angles d'ouverture (min, et (max,
la surface éclairée au sol
on rappelle que le flux de la lampe est de 26000 lumens, quel devrait être théoriquement léclairement de la surface éclairée
En se référant à l'annexe 5, quelles sont les vraies valeurs de l'éclairement au sol.
Doù provient selon vous la différence ?
C.2.2. En se référant aux données du constructeur et au diagramme de Kruithof (annexe 5), indiquer si il est possible de faire varier l'angle d'ouverture du projecteur de (min, à (max en respectant le confort visuel du spectateur.
C.2.2. En se référant aux données du constructeur et au diagramme de Kruithof (annexe 5), indiquer si il est possible de faire varier l'angle d'ouverture du projecteur de (min, à (max en respectant le confort visuel du spectateur.
C.2.3. Souhaitant créer un effet de lumière, l'éclairagiste fait varier la tension d'alimentation du projecteur pour un angle d'ouverture donné ((min = 17°). Il règle la tension à 60% de sa valeur nominale.
D'après l'annexe 6, quelle est l'influence de ce réglage sur l'éclairement au sol, sur la température de couleur de la lampe et le confort visuel du spectateur?
C.2.3. Souhaitant créer un effet de lumière, l'éclairagiste fait varier la tension d'alimentation du projecteur pour un angle d'ouverture donné ((min = 17°). Il règle la tension à 60% de sa valeur nominale.
D'après l'annexe 6, que sera
La valeur de la puissance consommée
La valeur de l'éclairement au sol,
La valeur de la température de couleur de la lampe
le confort visuel du spectateur?
ANNEXE 5
Données photométriques du projecteur 310HPC 1000WFaisceau serré 8°Distance (m)47101215Eclairement (lx)820026791313911583Faisceau étroit 17°Distance (m)47101215Eclairement (lx)32621065522363232Faisceau large (63°)Distance (m)47101215Eclairement (lx)610199986843
Température de couleur
La température de couleur d'une source lumineuse caractérise sa teinte. Elle caractérise l'ambiance lumineuse (chaude, intermédiaire ou froide).
Elle est exprimée en KELVIN (K).
Une lumière froide présente un aspect bleuté, la température est élevée alors qu'une lumière chaude donnera un aspect doré, la température est plus basse.
Diagramme de Kruithof
INCLUDEPICTURE "http://revlum.com/diagramme_krithof.png" \* MERGEFORMATINET
ANNEXE 6
EMBED Word.Picture.8
Document-réponse 3
EMBED Word.Picture.8
Document-réponse 4
EMBED Word.Picture.8
Corrections Natures des ondes
REF _Ref241248295 \h\n Exercice 1: REF _Ref241248296 \h \* MERGEFORMAT Longueur donde dune station FM
C= 3.108 m/s
(=cT = c/f = 3.108/(105,6.106) = 2,84 m
REF _Ref241248300 \h\n Exercice 2: REF _Ref241248301 \h longueur donde des rayons X
REF _Ref241248304 \h\n Exercice 3: REF _Ref241248305 \h longueur donde, période et fréquence
EMBED Word.Picture.8
La3 : T=4,5x500µs = 2250 µs donc f=1/T = 440 Hz
Oh f=133 Hz
T=2,27 ms et (=76cm
f=4,74.1014 Hz et T=2,11.10-15s
REF _Ref241248306 \h\n Exercice 4: REF _Ref241248306 \h célérité dune onde
C=6500/19= 342 m/s (car clumière >> cson )
Cair < ceau car eau est un milieu plus dense où les vibration des molécules seffectuent plus rapidement
D=(8x60+20)x3.108 = 15.1011 m soit 150.106 km
Non car n=c/v change
REF _Ref241248313 \h\n Exercice 5: REF _Ref241248315 \h célérités dondes
REF _Ref241248319 \h\n Exercice 6: REF _Ref241248320 \h A propos de la notion de son « pur » et de son « complexe ».
1°)
Son pur : 1 &2
Son complexe : 3
Emission dun son complexe :
2.1) Etape 1
2.1.1) le son émis par le HP 1 est un son pur
2.1.2) 4 périodes =8 x 500 µs donc
EMBED Equation.DSMT4
la fréquence est de EMBED Equation.DSMT4
2.2) Etape 2
2.2.1) le son émis par le HP 2 est un son pur (allure sinusoïdale)
2.2.2) 13 périodes =8,8 x 500 µs donc
EMBED Equation.DSMT4
la fréquence est de EMBED Equation.DSMT4
2.2.2) la fréquence EMBED Equation.DSMT4
2.3) Etape 3
2.3.1) le son émis par les HP 1&2 est un son complexe (allure non sinusoïdale)
2.3.2) Effectivement dans ce cas le son complexe est la somme de sinusoïdes
La décomposition en série de Fourier confirme cette déclaration, ceci dit Fourier ne sapplique quaux signaux périodiques !!!
2.3.3) 4 périodes =8 x 500 µs donc
EMBED Equation.DSMT4
la fréquence est de EMBED Equation.DSMT4
2.3.4) La fréquence dun signal complexe est celle du fondamental donc de la sinusoïde de plus basse fréquence qui compose le signal
2.3.5) NON « la valeur de la fréquence du son complexe est imposée par la valeur de la fréquence la plus élevée basse du son pur contenu dans le son complexe ».
3°) « décomposition en séries de Fourier » :
3.1) Décomposition en série de fourier :
Composée dun fondamental à 1000 Hz damplitude 150 mV (issu de létape 1, HP 1)
Et dune harmonique de rang 3 (3x1000 Hz) soit 3000 Hz damplitude100 mV (issu de létape 2, HP 2)
3.2) Loscillogramme 1 correspond au fondamental
3.3) Loscillogramme 2 correspond à lharmonique
3.4) Le rang de lharmonique est de rang 3
3.5) Lors de létape 1, le son est pur (donc sinusoïdal de fréquence 1000 Hz et damplitude 150 mV)
Donc EMBED Equation.DSMT4
3.6) Lors de létape 2, le son est pur (donc sinusoïdal de fréquence 3000 Hz et damplitude 100 mV)
Donc EMBED Equation.DSMT4
4°) notion de spectre en fréquence
4.1.1) la fréquence du fondamental est de 1002 Hz
4.1.2) un seul harmonique est présent dans le son complexe
4.1.3) lharmonique est de 3000 Hz
4.1.4) Manque 1 graphe
4.2.1) nature complexe
4.2.2) 5 périodes = 7,2 x 5ms => EMBED Equation.DSMT4 donc EMBED Equation.DSMT4
4.2.3) le fondamental est de la même fréquence que le signal soit 140 Hz
4.2.4) Oui on a des harmonique car le son est complexe
4.3.1) On lit f1= 140,4 Hz
4.3.2) oui
4.3.3) 5 harmoniques sont présents
4.3.4) Le premier harmonique est lharmonique juste supérieur au fondamental donc lharmonique de rang 2 : f2 = 280,8 Hz
4.3.5) lharmonique de rang 3 : f3 = 421,2 Hz
4.3.6) Harmonique de rang 4 : f4= 561,6 Hz et d amplitude 10% du fondamental que lon ne connaît pas
REF _Ref241248321 \h\n Exercice 7: REF _Ref241248322 \h Spectre fréquentiel des différentes catégories dondes électromagnétiques.
REF _Ref241248323 \h\n Exercice 8: REF _Ref241248324 \h Spectre de loreille humaine
30 Hz à 20 kHz
200Hz à 15kHz
2500 Hz
Lintensité de londe est multipliée par 100 et lapression par 10
Ultrasons : >20 kHz
Infrasons : > épaisseur de la lentille
EMBED Word.Picture.8
Schéma
OF=10 cm cest la distance focale, F est dans lespace image
Schéma
OF=10 cm, F est dans lespace objet
EMBED Word.Picture.8
EMBED Word.Picture.8
Schéma
OF=10 cm et
F est situé dans lespace objet
EMBED Word.Picture.8
F est situé dans lespace image
EMBED Word.Picture.8
REF _Ref241248371 \h\n Exercice 12: REF _Ref241248372 \h Lentille mince parcourue par deux rayons laser
EMBED Word.Picture.8
1. R1 nest pas dévié
2. B dans le plan focal image EMBED Equation.DSMT4
3. R2 dévié car il ne passe pas par le centre optique de la lentille
4. Déplacement horizontal :
Ils ne changent pas par rapport à la lentille (mais tout se décale vers les x de 2 cm)
EMBED Word.Picture.8
5. Déplacement vertical : Laxe Ox remonte de EMBED Equation.DSMT4 , le point B remonte de la même distance
EMBED Word.Picture.8
6.
EMBED Word.Picture.8
REF _Ref241248373 \h\n Exercice 13: REF _Ref241248374 \h Fibre optique à saut dindice
LA réfraction donne EMBED Equation.DSMT4
On a réflexion totale à partir de langle tel que la réfraction dépasse les 90°
EMBED Word.Picture.8
EMBED Equation.DSMT4
( EMBED Equation.DSMT4
La somme des angles dun triangle est de 180° soit ( radians
(=(/2+(+r ( (+r = (/2
EMBED Word.Picture.8
EMBED Equation.DSMT4 ( EMBED Equation.DSMT4 ( EMBED Equation.DSMT4
EMBED Word.Picture.8
EMBED Equation.DSMT4 ( EMBED Equation.DSMT4 ( EMBED Equation.DSMT4 ( EMBED Equation.DSMT4 ( EMBED Equation.DSMT4
Pour que le rayonnement lumineux puisse se propager dans la fibre il faut que EMBED Equation.DSMT4 or EMBED Equation.DSMT4
EMBED Word.Picture.8
EMBED Equation.DSMT4
EMBED Equation.DSMT4 et comme dans le cas limite EMBED Equation.DSMT4
donc EMBED Equation.DSMT4 ( EMBED Equation.DSMT4 )
EMBED Equation.DSMT4
EMBED Equation.DSMT4
EMBED Equation.DSMT4
EMBED Equation.DSMT4
( EMBED Equation.DSMT4 =3.38.10-10s pour (=5m)
REF _Ref241248375 \h\n Exercice 14: REF _Ref241248376 \h transmission dinformations par une fibre optique à saut dindice.
EMBED Word.Picture.8
On compte sur la réflexion totale (due au saut dindice à linterface Cur/Gaine)
Comme nTsin iT= nGsin iT , il y aura réflexion totale si iG=90°
Donc sin iG = 1, donc sin iT = ng/nT il faut donc que nT>ng
Le cur doit être plus réfringeant
Oxyde de silice
Différents indices
Cur : 62,5µm et nC=1,48
Gaine : 125 µm et nM=1,46
EMBED Equation.DSMT4 il faut que le rayon arrive de façon rasante
EMBED Word.Picture.8
i2 = 180° - 90° -80° = 10°
EMBED Equation.DSMT4
EMBED Equation.DSMT4
EMBED Word.Picture.8
EMBED Equation.DSMT4
i1 = 180° - 90° -20° = 70°
Et EMBED Equation.DSMT4
EMBED Word.Picture.8
Corrections Photométrie
REF _Ref241248381 \h\n Exercice 1: REF _Ref241248382 \h \* MERGEFORMAT Contrôle de connaissances
Vrai (appellation historique Candela : chandelle)
Vrai (les lumens sont pour le visible et les W pour toutes les longueurs dondes)
Vrai
Pas Vraiment même sil est vrai que (loi de Planck) plus la température d'un corps est élevée, plus l'intensité lumineuse émise est élevée la loi de Wien donne la correspondance entre la longueur donde du maximum démission et la température EMBED Equation.DSMT4
Vrai
Vrai mais linertie thermique du fil de tungstène ne permet pas de le voir
Faux une lampe à décharge émet des raies donc moins constituée de tout le spectre donc moins blanche.
Vrai.
REF _Ref241248383 \h\n Exercice 2: REF _Ref241248384 \h Notions de photométrie
1. A propos de la courbe de sensibilité relative moyenne de lil :
Lil est le plus sensible por le vert 555 nm
Lil est faiblement sensible aux rayonnements lumineux de couleur rouge car sa courbe de sensibilité satténue
2. A propos du flux lumineux :
Le rayonnement infra rouge nest pas comptabilisé dans le flux lumineux car lil ny est pas sensible.
Le rayonnement de couleur rouge est comptabilisé dans le flux lumineux car lil le perçoit
REF _Ref241248385 \h\n Exercice 3: REF _Ref241248386 \h lefficacité lumineuse dune source de lumière
Lefficacité dune lampe à incandescence est de 960/75=12,8 lm/W
Lefficacité dune lampe à fluorescence est de 960/13=69 lm/W
Lamélioration de conversion entre incandescence et fluorescence est de 69/12.8=5,4
REF _Ref241248387 \h\n Exercice 4: REF _Ref241248388 \h éclairement de salles
200 lux soit 200 lm/m²
Surface de 3,5x4 soit 14 m²
Donc il faut un flux de (=14x200=2800 lm
Pour une lampe à incandescence defficacité 19 lm/W : P=2800/19=147 W
Pour une lampe à fluo defficacité 70 lm/W : P=2800/70=40 W
1. Salle de cours 500 lux soit 500 lm/m² à appliquer pour 65 m² donc (=65x500= (=32500 lm
2. Lampe à fluorescence 70lm/W
Donc P=32500/70=464 W
Donc 464/40=11,6 il faut donc 12 lampes
REF _Ref241248389 \h\n Exercice 5: REF _Ref241248390 \h Eclairage dune salle de classe
On veut 500 lux soit 500 lm/m² soit pour 10 m² un flux de (=5000 lumens
P=(/70 = 71 Watt donc 2(36 W
REF _Ref241248391 \h\n Exercice 6: REF _Ref241248392 \h Lampe à incandescence (compréhension du cours)
Nature thermique car du à léchauffement du filament
Le spectre doit être continu et étendu
Donc équivalent à une lumière polychromatique
En baissant la tension, on abaisse la puissance donc la température atteinte donc le spectre se décale vers le rouge ( vers les basses fréquences peu énergétiques) lambiance est plus « chaude » mais la température de couleur est plus basse
En augmentant la tension, lensemble du spectre se déplacer vers le bleu (les autres couleurs étant toujours présentes) donc on obtient un blanc plus éclatant mais plus « froid » caractéristique des températures de couleur élevées.
La loi de Wien montre que le pic démission dun corps se déplace vers le bleu avec laugmentation de la température
Bleu rouge
REF _Ref241248393 \h\n Exercice 7: REF _Ref241248394 \h Lampe à décharge (compréhension du cours)
REF _Ref241248395 \h\n Exercice 8: REF _Ref241248396 \h Tube fluorescent (compréhension du cours)
Le gaz est ionisé, il y a un claquage du gaz qui émet une ou des longueurs dondes typiques du ou des gaz présent ( en augmentant la pression on élargit les raies démission)
Le spectre est un spectre de raies
Lefficacité lumineuse est accrue car lénergie se retrouve sur une ou des raies contenues dans le visible alors que pour une lampe à incandescence toutes les longueurs dondes de linfrarouge ne servent pas à nous éclairer.
REF _Ref241248398 \h\n Exercice 9: REF _Ref241248399 \h Laser (compréhension du cours)
Le laser émet une raie lumineuse donc une lumière monochromatique.
Spectre : une raie
Le laser envoie son énergie dans un seul point, le laser nest pas forcément puissant mais possède une densité de puissance importante. La densité dénergie est la mesure de la concentration dénergie en un point.
Source monochromatique (cohérente), peu de dispersion, densité dénergie importante
REF _Ref241248400 \h\n Exercice 10: REF _Ref241248401 \h Lampe à incandescence et lampe à décharge
( =Px Efficacité = 100x18 = 1800 lumens donc (= 1800 lumens
I = (/( = 1200/2( =286 Cd car le demi espace equivaut à 2( sr donc I=286 Cd
EMBED Equation.DSMT4
Par récurrence ou avec la fonction solveur des calculatrices on trouve ( = 1,77 rad
REF _Ref241248402 \h\n Exercice 11: REF _Ref241248403 \h Tube à décharge
Lampe à incandescence 200 W donc ( =Px Efficacité = 200x20 = 4000 lumens
Lampe fluo P= ( / Efficacité = 4000/120 = 33,3 W
Lénergie stockée permet lamorçage de larc électrique
Louverture du circuit inductif crée une tension induite (Ldi/dt) élevée nécessaire pour créer un arc électrique
En fonctionnement le starter est ouvert
Si le tube consomme 30 W avec un cos (=1, cela signifie que lon peut modéliser le tube par une résistance EMBED Equation.DSMT4 .
Le schéma du montage équivaut à
EMBED Word.Picture.8
Où le courant parcourant le tube vaut EMBED Equation.DSMT4
La loi des mailles donne EMBED Equation.DSMT4 donc EMBED Equation.DSMT4
EMBED Equation.DSMT4 donc EMBED Equation.DSMT4
EMBED Word.Picture.8
Corrections BTS
REF _Ref400015064 \h\n Exercice 1: REF _Ref400015064 \h BTS 2013 Metro : centre Pablo Picasso ()
C.1. Réglage de l'angle d'ouverture d'un projecteur
C.1.1. Angle maximal d'ouverture ((max) du projecteur
EMBED Word.Picture.8
C.1.2. Angle minimal d'ouverture ((min) du projecteur.
EMBED Word.Picture.8 .
C.2. Réglage de l'éclairement sur scène
C.2.1. Les surfaces éclairées sont
EMBED Equation.DSMT4 Pour (min=8° , la surface éclairée vaut 0,75 m² et léclairement au sol est donc de 2679 lux.
Pour (max=63° , la surface éclairée vaut 57.8 m² et léclairement au sol est donc de 199 lux.
Remarque : on peut remarquer que les 26000 lumens ne se retrouvent pas sur les 0.75 ou 57.8 m², sinon léclairement aurait été nettement plus important : EMBED Equation.DSMT4 au lieu de 2679 lux et EMBED Equation.DSMT4 au lieu de 199 lux.
C.2.2. Si lon fait varier ( de (min à (max donc
(min : impression visuelle trop chaude
(max : impression visuelle correcte
INCLUDEPICTURE "http://revlum.com/diagramme_krithof.png" \* MERGEFORMATINET
C.2.3. A 60% de la valeur nominale de la tension
On ne consommera que 44% de la puissance nominale soit 440 W
Léclairement passe à 1065 lux pour (=17°.
Du fait de la baisse de tension le flux en lumens émis ne sont pas plus que de 20% de la valeur initiale ce qui se répercute sur léclairement soit 213 lux
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