L'oeil, lentille convergente, fusion et projet ITER, interférences. Concours kiné Berck 2014

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L'oeil.
L'oeil réel peut être modélisé par différents éléments optiques, on parle alors du modèle de l'oeil réduit.

Parmi les affirmations suivantes, combien y en a-t-il d'exactes ?
L'élément (a) du schéma s'appelle la cornée et elle est assimilable à une lentille mince convergente. Faux.
(a) cristallin assimilable à une lentille convergente.
L'élément (b) s'appelle l'iris, et il se comporte comme un diaphragme. Vrai.
L'élément (c) est une membrane photosensible : la sclérotique et elle se comporte comme un écran. Faux.
(c) rétine, membrane photosensible.
Un oeil normal permet de voir, sans fatigue, un objet situé à l'infini. Vrai.
Le phénomène qui permet à l'oeil de voir nettement des objets plus ou moins éloigns s'appelle l'accommodation.
Vrai.

Lentille convergente.
Une lentille mince convergente de vergence C =5,0 dioptries permet de former une image nette d'un objet réel sur un écran. L'objet AB, assimilable à un segment, est perpendiculaire à l'axe optique de la lentille et le point A est situé sur l'axe optique. la lentille donne de cet objet une image A'B' réelle, renversée plus grande que l'objet. L'écran se situe à la distance D = 1,50 m de l'objet AB.
Calculer la valeur absolue du grandissement de la lentille.



Fusion et projet ITER.
La réaction de fusion entre un noyau de deutérium et un noyau de tritium conduit à la formation d'un noyau d'hélium et à un neutron. Le deutérium se trouve dans l'eau de mer et le tritium peut être produit par bombardement neutronique d'atomes de lithium.
21H +31H --> 42He +10n.

Noyau ou particule deutérium tritium hélium neutron
Symbole 21H 31H 42He 10n
Masse ( en u) 2,01355 3,01550 4,00150 1,0086

1 u = 1,66054 10-27 kg ; masse molaire du deutérium : M = 2,014 g/mol ; concentration massique du deutérium dans l'eau de mer : C =32,4 mg/L ; pouvoir calorifique de l'essence P =3,55 107 kJ m-3.
Calculer le volume ( en L) d'essence permettant de produire autant d'énergie que la fusion de tout le deutérium contenu dans 1 L d'eau de mer.

|Dm| =m(
21H) +m(31H)-m(42He)-m(10n)=2,01355+3,01550-4,00150-1,0086 =0,01895 u.
0,01895*
1,66054 10-27 =3,1467 10-29 kg.
Energie libérée par une fusion :
|Dm| c2=3,1467 10-29 *9 1016 =2,832 10-12 J.
Nombre de noyau de deutérium dans 1 L d'eau de mer :
CNA /M=0,0324 /2,014*6,023 1023 =9,69 1021.
Energie libérée par ces fusions :
9,69 1021*2,832 10-12 =2,74 1010 J.
Volume d'essence correspondant :
2,74 10103,55 1010 =0,773 m3 = 773 L.

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Interférences.
On éclaire à l'aide d'un laser vert de longueur d'onde l deux fentes d'Young, notées S1 et S2. La distance des deux fentes est notée a. le point O' est le milieu du segment S1S2. Les franges d'interférences sont observées sur un écran parallèle au plan des fentes et situé à la distance D des fentes. Le point O est le projeté orthogonal de O' sur l'écran. La position du point M sur l'écran est repré par son abscisse x = OM.
La différence de marche d du point M se calcule par la reltion : d = S2M-S1M = ax / D.
On donne : a = 0,30 mm ; D = 1,80 m ; l = 532 nm.

Parmi les affirmations suivantes, combien y en a-t-il d'exactes ?.
Les deux fentes S1 et S2 se comportent comme des sources cohérentes. Vrai.
L'interfrange i est la distance entre deux franges consécutives de même nature. Vrai.
Au milieu d'une frange sombre, les interférences sont destructives.
Vrai.
Le milieu de la première frange sombre se situe à 3,2 mm du point O'. Faux.
i = lD/a = 532 10-9 *1,80 / (3 10-4) =3,19 10-3 m  ~3,2 mm.
La première frange sombre se situe à x = ½i = 1,6 mm.
Le point M d'abscisse x = 16 mm est au milieu d'une frange sombre. Faux.
x / i =  16 / 3,2 =5, nombre entier ; M est sur une frange brillante. 








  

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