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Sujets et corrigés du bac de physique-chimie 2026

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Sujet Bac Corrigé - Couleur des scarabées - Métropole Septembre 2025 Jour 2 - Ex 2 - Corrigé (Physique-chimie)

🪲 D'où vient la couleur métallique de certains scarabées ? Pas d'un pigment, mais d'interférences dans de fines couches de leur carapace. L'exercice 2 du bac 2025 de physique-chimie (Métropole, septembre, jour 2), sur 5 points, explore ce phénomène.

  • Les interférences constructives : condition sur la différence de chemin optique et épaisseur des couches.
  • La mesure sur une image : méthode précise avec une barre d'échelle.
  • Les incertitudes : simulation Python, écriture du résultat et compatibilité avec une référence.

Le sujet officiel et le corrigé détaillé sont gratuits en PDF, avec les erreurs fréquentes expliquées.

Fiche de cours

Diffraction et interférences — Terminale spécialité physique-chimie

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Corrigé interactif · 9 questions

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Q1
Rappeler la condition d'obtention d'interférences constructives entre deux ondes issues d'une même source monochromatique, en fonction de et .
Q2
Montrer que les épaisseurs donnant des interférences constructives vérifient , avec entier positif ou nul.

Données utiles ; condition (Q1)

Q3
Déterminer l'épaisseur des couches d'un scarabée pour lequel nm correspond à des interférences constructives. Préciser sa couleur apparente.

Données utiles ; nm ;

Q4
À partir de la figure 3, déterminer l'épaisseur moyenne d'une couche, en explicitant la méthode qui donne la meilleure précision.

Données utiles la barre d'échelle représente 1 µm ; règle graduée en cm sur la figure

Q5
Indiquer une source d'incertitude possible dans la mesure de l'épaisseur faite à la question Q4.
Q6
Recopier la ligne 8 du programme et la compléter avec des valeurs appropriées, exprimées en cm.

Données utiles cm (Q4) ; ligne 7 : echelle = rd.uniform(2.6, 2.7, Nsim)

Q7
Justifier la présence du nombre 1 000 dans l'expression de la ligne 11 du programme.

Données utiles ligne 11 : e = d_mes*1000/(9*echelle)

Q8
Écrire le résultat de la mesure de avec un seul chiffre significatif pour l'incertitude-type, puis discuter la compatibilité avec la réponse à la question Q3 prise comme référence.

Données utiles nm ; nm ; nm (Q3)

Q9
Estimer la longueur d'onde qui correspond à des interférences constructives dans la zone 2, puis proposer une hypothèse pour la couleur perçue de cette zone.

Données utiles figure 5 ; ; ; (Q3)

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La couleur des scarabées : des interférences en 5 points

L'exercice 2 du sujet de septembre 2025 en Métropole (jour 2) compte 5 points et 9 questions, soit environ 53 minutes. Il explique la couleur de certains scarabées par des interférences lumineuses dans un empilement de couches très fines. L'exercice mêle optique ondulatoire, mesure sur une image de microscope et traitement des incertitudes avec un programme Python : trois compétences très souvent évaluées au bac.

Interférences constructives et épaisseur des couches (Q1 à Q3)

La première question est une question de cours : les interférences sont constructives quand la différence de chemin optique est un multiple entier de la longueur d'onde, δ = kλ avec k entier. Le piège est de confondre avec la condition des interférences destructives, δ = (k + 1/2)λ. La question Q2 est une démonstration courte : en égalant l'expression de δ donnée par le sujet, qui contient un terme −λ/2, avec kλ, on obtient e = (k + 1/2) × λ/(2nfort). Comme l'épaisseur est positive, k est positif ou nul. Pour k = 0, l'épaisseur vaut λ/(4nfort) : avec λ = 530 nm et nfort = 1,7, on trouve e = 78 nm, et le scarabée apparaît vert. Oublier le facteur 1/2 donne le double, 156 nm.

Mesurer une épaisseur sur une image (Q4 et Q5)

Mesurer une seule couche, qui occupe environ 2 mm sur la figure, serait trop imprécis. La bonne méthode consiste à mesurer la distance couverte par plusieurs couches puis à diviser : 9 couches, cinq noires et quatre claires, occupent 1,9 cm, et la barre d'échelle de 1 µm mesure 2,6 cm. Par proportionnalité, on obtient 0,081 µm, soit 81 nm, proche des 78 nm calculés. Attention à compter aussi les couches claires. Comme source d'incertitude, on peut citer la lecture sur une règle graduée au millimètre : sur 1,9 cm, une erreur d'un millimètre représente déjà environ 5 %.

Le programme Python et l'incertitude-type (Q6 à Q8)

Le programme tire au hasard des valeurs de la distance mesurée dans un intervalle : pour une lecture de 1,9 cm à une graduation près, on écrit des bornes de 1.8 et 2.0, avec un point décimal comme l'exige Python. Le facteur 1 000 de la ligne 11 convertit l'épaisseur des micromètres en nanomètres. La question Q8 teste l'écriture d'un résultat : l'incertitude-type 2,557 nm s'arrondit à 3 nm, et la valeur moyenne au même rang, 75 nm. Le quotient de l'écart à la référence par l'incertitude-type vaut 1, inférieur à 2 : la mesure est compatible avec 78 nm. Recopier tous les chiffres affichés par Python est une erreur fréquente.

La zone 2 du scarabée (Q9)

La dernière question reprend la même méthode sur une autre photo : 8 couches occupent 1,7 cm pour une barre d'échelle de 1,8 cm, d'où une épaisseur d'environ 118 nm. La relation λ = 4nforte donne environ 8 × 102 nm, à l'extrémité rouge du spectre visible : la zone 2 est probablement perçue rouge. Les points portent sur les étapes, il faut donc annoncer chaque mesure.

Conseils

Gardez les longueurs d'onde en nanomètres pour obtenir directement des épaisseurs en nanomètres. Pour toute petite grandeur répétée, mesurez plusieurs motifs d'un coup. Et pour un résultat de mesure, arrondissez toujours l'incertitude avant la valeur.