Collège · 3ᵉ · Physique
Ondes électromagnétiques et spectre
Spectre de la lumière blanche, dispersion, domaines du spectre EM
À propos de cette page
Ce devoir surveillé sur « Ondes électromagnétiques et spectre » en troisième permet de faire le point sur ses connaissances en physique, comme lors d'un véritable contrôle. Elle suit le programme officiel de troisième et propose plusieurs exercices notés sur 20, avec un corrigé détaillé. Au programme : La lumière, une onde qui se propage dans le vide, La lumière blanche et la dispersion, Le spectre visible : couleur et longueur d'onde, Le spectre électromagnétique : des ondes radio aux rayons gamma. Travaille seul, chronomètre-toi, puis compare tes réponses au corrigé pour identifier les points à revoir. Parfait pour mesurer ses progrès et réviser efficacement. Évaluation gratuite conçue par un professeur particulier à Marseille pour aider les élèves de troisième en physique.
Sujet et corrigé prêts à imprimer.
Calculatrice interdite · Tous les calculs doivent figurer sur la copie. Les résultats seront donnés sous la forme la plus simple possible.
Devoir surveillé · Physique
Ondes électromagnétiques et spectre
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Devoir surveillé de fin de chapitre, tout en niveau difficile. Télécharge le sujet en PDF, travaille sur une feuille sans aide, puis vérifie avec le corrigé téléchargeable ci-dessous.
Exercice 1 — Le spectre électromagnétique (exploitation d'un tableau)
/ 4 pts- Le tableau donne les principaux domaines du spectre électromagnétique.
Attribuer un domaine à chacun des rayonnements suivants : télécommande (950 nm), four (12 cm), radiographie (0,05 nm), UVB (320 nm), lampe au sodium (589 nm).Domaine Longueur d'onde Ondes radio plus de 1 m Micro-ondes 1 mm à 1 m Infrarouge 800 nm à 1 mm Visible 400 à 800 nm Ultraviolet 10 à 400 nm Rayons X 0,01 à 10 nm - Quel point commun ont toutes ces ondes ? En quoi diffèrent-elles fondamentalement du son ?
- Quel domaine du tableau a la fréquence la plus élevée ? Justifier avec la relation c = λ × f.
- Un élève affirme : « Les ondes radio traversent les murs, elles sont donc plus puissantes et plus dangereuses que les rayons X. » Corriger cette affirmation.
Exercice 2 — Le prisme (démarche expérimentale)
/ 4 pts- On envoie un fin faisceau de lumière blanche sur un prisme de verre ; un écran est placé derrière. Décrire ce que l'on observe sur l'écran et nommer le phénomène. Que dit-il de la lumière blanche ?
- Quelle couleur est la plus déviée ? Expliquer pourquoi. Qu'observe-t-on si l'on remplace la lampe par un laser rouge de 650 nm ?
- On place un filtre jaune entre la lampe blanche et le prisme. Décrire l'écran et expliquer le rôle du filtre.
- Convertir 650 nm en mètres et calculer la fréquence du laser rouge (c = 3,00 × 10⁸ m/s). Un laser bleu de 450 nm transporte-t-il plus ou moins d'énergie ? Justifier.
Exercice 3 — Distances dans l'espace (calculs)
/ 4 pts- La Terre est à 1,496 × 10⁸ km du Soleil. Calculer la durée mise par la lumière solaire pour nous parvenir (c = 300 000 km/s), en secondes puis en minutes et secondes.
- Une année dure 3,156 × 10⁷ s. Calculer la valeur d'une année-lumière en kilomètres.
- Sirius, l'étoile la plus brillante du ciel, est à 8,6 années-lumière. Calculer sa distance en km. La lumière que nous voyons ce soir, quand a-t-elle quitté Sirius ?
- La sonde Voyager 1 est à 24 milliards de km. Combien de temps met un message radio pour l'atteindre ? Pourquoi une onde radio et un rayon lumineux mettraient-ils exactement le même temps ?
Exercice 4 — Ultraviolets et protection solaire (lecture d'un tableau)
/ 4 pts- Temps avant le premier coup de soleil pour une peau claire non protégée :
Les UVB ont une longueur d'onde comprise entre 280 et 315 nm. Convertir 300 nm en mètres et calculer la fréquence correspondante (c = 3,00 × 10⁸ m/s).Index UV 3 6 9 11 Risque faible élevé très élevé extrême Durée 60 min 25 min 15 min 10 min - À Marseille un midi de juillet, l'index vaut 9. Une crème d'indice 30 multiplie en théorie la durée avant coup de soleil par 30. Calculer cette durée et expliquer pourquoi les médecins recommandent malgré tout de renouveler l'application toutes les deux heures.
- Pourquoi l'index UV est-il plus élevé à 13 h qu'à 18 h le même jour ?
- Les infrarouges du Soleil nous chauffent bien plus que les UV, et pourtant ils ne provoquent pas de coup de soleil. Expliquer à l'aide de la fréquence et de l'énergie des rayonnements.
Exercice 5 — Vrai ou faux argumenté, et prise d'initiative
/ 4 pts- « Le son et la lumière se propagent tous deux dans le vide. » Vrai ou faux ? Justifier.
- « Une lumière rouge a une fréquence plus élevée qu'une lumière bleue. » Vrai ou faux ? Justifier.
- Pour le Wi-Fi (λ = 12,5 cm), un élève écrit : f = 3 × 10⁸ / 12,5 = 2,4 × 10⁷ Hz. Relever son erreur et donner la valeur correcte.
- Un observateur voit un éclair puis entend le tonnerre 6 s plus tard. Calculer la distance de l'éclair en supposant la lumière instantanée (son : 340 m/s), puis le temps réellement mis par la lumière pour cette distance. L'hypothèse était-elle justifiée ? Toute démarche sera valorisée.
Ce contrôle de physique 3ᵉ en bref
Un devoir surveillé type contrôle en classe sur « Ondes électromagnétiques et spectre » : 5 exercices, 55 minutes, noté sur 20. Le sujet et le corrigé sont téléchargeables en PDF, prêts à imprimer, pour travailler comme en classe.
- Exercice 1 — Le spectre électromagnétique (exploitation d'un tableau)/ 4 pts
- Exercice 2 — Le prisme (démarche expérimentale)/ 4 pts
- Exercice 3 — Distances dans l'espace (calculs)/ 4 pts
- Exercice 4 — Ultraviolets et protection solaire (lecture d'un tableau)/ 4 pts
- Exercice 5 — Vrai ou faux argumenté, et prise d'initiative/ 4 pts
Notions évaluées
La lumière, une onde qui se propage dans le vide, La lumière blanche et la dispersion, Le spectre visible : couleur et longueur d'onde, Le spectre électromagnétique : des ondes radio aux rayons gamma, Fréquence, longueur d'onde et énergie, Applications et dangers.
Pour préparer ce contrôle
- Relire le cours et la fiche de révision.
- Refaire les exercices corrigés et les problèmes.
- Se tester avec le QCM (36 questions).
- Faire ce sujet en conditions réelles — 55 min, sans le cours — puis se corriger et noter les points à revoir.
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Questions fréquentes sur ce sujet
- Combien de temps dure ce contrôle sur « Ondes électromagnétiques et spectre » ?
- 55 minutes pour 5 exercices notés sur 20. Prévois le double si tu enchaînes avec la correction.
- Le corrigé est-il fourni ?
- Oui : le corrigé complet est fourni en PDF (bouton « Télécharger le corrigé »), avec le barème exercice par exercice.
- Ce sujet peut-il servir de DS, de contrôle ou d'interrogation ?
- Oui : c'est un devoir surveillé complet de 55 minutes. Pour une interrogation courte, garde un ou deux exercices ; pour un DS ou un contrôle de fin de chapitre, fais le sujet entier en temps limité.
- Ce sujet suit-il le programme de physique de troisième ?
- Oui : il évalue uniquement les notions du chapitre « Ondes électromagnétiques et spectre » du programme officiel de physique en troisième, soit La lumière, une onde qui se propage dans le vide, La lumière blanche et la dispersion, Le spectre visible : couleur et longueur d'onde, Le spectre électromagnétique : des ondes radio aux rayons gamma.
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