Sujet Physique-Chimie — Terminale — Antilles-Guyane — Bac 2017

EXERCICE I - LE TRÈS GRAND TÉLESCOPE (9 points) Le VLT (Very Large Telescope) est situé dans le désert d'Atacama au nord du Chili à 2 635 m d'altitude. Il est constitué d’un ensemble de quatre télescopes nommés Antu, Kueyen, Melipal et Yepun ayant des miroirs de 8,2 mètres de Image source : diamètre. L’objectif de cet exercice est de comprendre pourquoi les scientifiques construisent des télescopes ayant des diamètres de plus en plus grands. Les différentes parties sont indépendantes. PARTIE 1 : Un télescope du VLT Lorsqu'on observe une étoile à travers un télescope, l'image apparaît sous la forme d'une tache, dont la dimension est liée aux défauts que présente l'instrument, tels que : - la sensibilité aux fluctuations atmosphériques ; - la diffraction par l'ouverture limitée de l'instrument. On étudie l’influence du diamètre de l’ouverture circulaire du télescope sur la qualité de l’image formée. Pour cela, on réalise le montage suivant (figure 1), dans lequel le laser correspond à l’étoile et le miroir du télescope est modélisé par une ouverture circulaire de diamètre a produisant un phénomène de diffraction. Figure 1 : Expérience de diffraction Document 1 : Figures de diffraction : intensité lumineuse obtenue pour des ouvertures circulaires de diamètres 0,2 mm et 0,4 mm. 0,7 0,7 𝑎 = 0,2 mm 0,6 0,6 Intensité 𝑎 = 0,4 mm lumineuse Intensité 0,5 0,5 lumineuse 0,4 0,4 0,3 0,3 0,2 0,2 0,1 0,1 x (m) x (m) 0 0 -0,03 -0,02 -0,01 0 0,01 0,02 0,03 -0,03 -0,01 0,01 0,03 17PYSCSAG1 2/12 1.1. Décrire le phénomène de diffraction. Dans quelle condition ce phénomène est-il observable ? 1.2. Quel caractère de la lumière est mis en évidence par l’apparition d’une figure de diffraction ? 1.3. À partir des résultats expérimentaux, déterminer la valeur du diamètre d de chaque tache Airy observée pour les deux ouvertures. Comment évolue le diamètre de la tache quand l’ouverture du télescope augmente ? La qualité d’un télescope est caractérisée par son pouvoir de résolution ; c’est-à-dire sa capacité à séparer deux objets très proches comme une étoile double par exemple (images ci-dessous). Source : L’observation, par un télescope des deux étoiles, d’une étoile double, séparées d’un angle , donne deux taches circulaires sur l’écran si l’angle sous lequel elle sont vues, est supérieur à une valeur limite 1, Document 2 : Séparation des images des deux étoiles constituant une étoile double Dans la suite de