Sujet du bac 2014 de physique-Chimie (enseignement obligatoire) — Nouvelle-Calédonie (Série S) (Série S)

BACCALAURÉAT GÉNÉRAL SESSION 2014 PHYSIQUE-CHIMIE Série S 0{ ~ -<t ~, DURÉE DE L'ÉPREUVE: 3 h 30 -;-COEFFICI~È~T : 6 L'usage d'uQe c-alculatrice EST autorisé~': Ce sujet ne nécessite pas de feuille de papier millimétré. . Ce sujet comporte trois exercices présentés sur 9 pages numérotées de 1 à 9 Y compris celle-ci. Le candidat doit traiter les trois exercices qui sont indépendants les uns des autres. 14PYOSNC1 Page: EXERCICE 1- CHEMCAM (5 points) Le 6 août 2012, Curiosity, le Rover de la mission martienne, a posé ses bagages sur Mars pour y étudier son sol. Laboratoire de haute technologie, Curiosity comprend de nombreux instruments dont un sur lequel la France a beaucoup travaillé: ChemCam. Cet appareil analyse par spectrométrie la lumière d'un plasma issue d'un tir laser sur les roches, permettant de remonter à la composition du sol. Données: ~ constante de Planck: h =6,63x 10-34J.s; ~ célérité de la lumière dans le vide: c = 3,OOx10B m.s'"; ~ 1 eV =1,602x1 0-19 J. 1. Le laser de ChemCam Document 1. Principe de fonctionnement de ChemCam ChemCam met en œuvre la technique LlBS (Laser Induced Breakdown Spectroscopy) d'analyse spectroscopique induite par ablation laser. Son laser pulsé émet un rayonnement à 1067 nm délivrant environ 15 mJ pour une durée d'impulsion de 5 ns. L'interaction du faisceau laser pulsé de forte puissance avec un matériau provoque un échauffement brutal de la surface éclairée, une vaporisation et une ionisation sous forme d'un plasma. Il est important de comprendre que le plasma se formera si, au niveau de la cible, la puissance par unité de surface (ou l'irradiance) est supérieure à un seuil de 1,0 GW.cm-2. C'est pourquoi ChemCam est pourvu d'un système de focalisation du faisceau laser qui est tel qu'au niveau de la cible le diamètre du faisceau est d'environ D=350 urn. Dans ces conditions, les atomes et les ions éjectés sont alors dans des niveaux d'énergie excités. En se …