Voici le corrigé du sujet de brevet de sciences physiques sur la lumière et les signaux, avec le barème de chaque question sur 25 points. Compare tes réponses, repère les justifications oubliées et refais chaque calcul sans regarder la solution.
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Le corrigé détaillé du sujet de brevet avec le barème
Correction de l’exercice 1 : lire le spectre d’une étoile (8 points)1. Le domaine visible va de 400 nm à 800 nm. 300 nm est inférieur à 400 nm : la radiation est invisible (c’est de l’ultraviolet). (1,5 pt)
2. Lampe à incandescence : spectre continu (toutes les couleurs). Lampe à hydrogène : spectre de raies d’émission (raies colorées sur fond noir). (1,5 pt)
3. 656 nm est proche de 700 nm, dans la partie droite du spectre : la raie est rouge. (1 pt)
4. Raies sombres de l’étoile : 434 nm, 486 nm, 589 nm et 656 nm. (1 pt)
5. Les raies à 434, 486 et 656 nm coïncident avec celles de l’hydrogène et la raie à 589 nm coïncide avec celle du sodium. L’atmosphère de l’étoile contient donc de l’hydrogène et du sodium. Chaque élément est reconnu à ses raies, comme une signature. (2 pt)
6. Le cœur très chaud de l’étoile émet une lumière de spectre continu. En traversant l’atmosphère de l’étoile, plus froide, certaines radiations sont absorbées par les éléments chimiques du gaz : elles manquent dans le spectre, d’où les raies noires d’absorption. (1 pt)
1. t = d ÷ c = 1,5 × 1011 ÷ 3,00 × 108 = 500 s = 8 min 20 s (8 × 60 = 480 ; 500 − 480 = 20). (2 pt)
2. L’année-lumière est la distance parcourue par la lumière dans le vide en une année. d = c × t = 3,00 × 108 × 3,16 × 107 = 9,48 × 1015 m, soit 9,5 × 1015 m. (2 pt)
3. d = 4,2 × 9,5 × 1015 = 39,9 × 1015 m, soit 4,0 × 1016 m. Sa lumière met 4,2 ans pour nous parvenir. (1,5 pt)
4. Aller simple : t = 2,3 × 1011 ÷ 3,00 × 108 ≈ 767 s, soit environ 12,8 min. Aller-retour : 2 × 767 = 1 533 s, soit environ 25,6 min. (1,5 pt)
5. La lumière met 100 ans pour venir de cette étoile : la lumière qui arrive aujourd’hui a été émise il y a 100 ans. On voit donc l’étoile telle qu’elle était il y a 100 ans : plus l’objet est loin, plus on observe un passé lointain. (1 pt)
1. Un signal analogique varie de façon continue et peut prendre toutes les valeurs d’un intervalle. Un signal numérique ne prend qu’un nombre limité de valeurs, ici deux (0 et 1). Le signal du document 4 est numérique. (1,5 pt)
2. En lisant de ms en ms (5 V = 1, 0 V = 0) : 0 1 0 0 1 0 1 1. (1 pt)
3. Un bit dure 1,0 ms. En 1 s, il y a 1 ÷ 0,0010 = 1 000 bits : débit = 1 000 bits/s. (1,5 pt)
4. 28 = 2 × 2 × 2 × 2 × 2 × 2 × 2 × 2 = 256 valeurs. (1 pt)
5. 3,2 Mo = 3,2 × 8 = 25,6 Mbit. Avec 100 Mbit/s : t = 25,6 ÷ 100 = 0,26 s (0,256 s). Avec 8 Mbit/s : t = 25,6 ÷ 8 = 3,2 s. (2 pt)
6. d = 1 000 km = 1,0 × 106 m. t = d ÷ v = 1,0 × 106 ÷ 2,0 × 108 = 5,0 × 10−3 s, soit 5 ms. (1 pt)
7. Le signal numérique est moins sensible aux perturbations (bruit) : il suffit de reconnaître 0 ou 1, et il peut être régénéré sans perte, copié et stocké facilement. (1 pt)
Barème et conseils
| Exercice | Thème | Points |
|---|---|---|
| 1 | Spectres et éléments chimiques | 8 |
| 2 | Vitesse de la lumière et année-lumière | 8 |
| 3 | Signaux numériques et transmission | 9 |
| Total | 25 |
Pour identifier un élément, compare les raies une à une avec la longueur d’onde de chacune : c’est ce qui prouve la présence. Dans les calculs avec des puissances de 10, écris le calcul complet (d = c × t) avant de passer à la calculatrice, et vérifie que l’ordre de grandeur est plausible.