Examen Meknès — Juillet 2013 (Optique & fission nucléaire)

Académie de Meknès-Tafilalet — Session de rattrapage, juillet 2013. Histoire de l'optique, d'Ibn al-Haytham à Louis de Broglie, suivi d'un texte arabe sur la fission nucléaire et les neutrons thermiques.

Exercice 1 · Texte source

L'histoire de l'optique

L'optique, branche de la physique consacrée à l'étude de la lumière, plonge ses racines dans la haute Antiquité. Mais c'est au savant arabe Ibn al-Haytham (c. 965 – c. 1040), connu en Occident sous le nom d'Alhazen, que l'on doit les premières expériences rigoureuses sur la propagation rectiligne de la lumière et la formation des images. Son Traité d'optique (Kitāb al-Manāẓir), traduit en latin au XIIIᵉ siècle, influencera profondément Roger Bacon, Witelo et Kepler.

Au XVIIᵉ siècle, deux théories rivales s'affrontent : la théorie corpusculaire de Newton, selon laquelle la lumière est composée de particules, et la théorie ondulatoire de Huygens, selon laquelle la lumière est une onde. Les expériences d'interférence de Thomas Young (1801) puis les travaux de Maxwell sur l'électromagnétisme (1865) donneront longtemps raison à la conception ondulatoire.

Ce n'est qu'au début du XXᵉ siècle que la physique parvient à une synthèse : avec Einstein et la théorie des photons, la lumière est à la fois onde et corpuscule — la fameuse dualité onde-corpuscule. Bien plus encore, Louis de Broglie en 1924 étend cette dualité à toute la matière, ouvrant la voie à la mécanique quantique.

D'après La Recherche, juin 2009 (texte adapté)

Questions & corrigé · Exercice 1

Solutions commentées

Question 01 · Domaine

De quel domaine relève le texte ? Justifier. (2 pts)

Corrigé Le texte relève du domaine de la physique, spécifiquement de l'optique et de l'histoire des sciences. Termes confirmant : optique, lumière, onde, photons, électromagnétisme, mécanique quantique.

Question 02 · Idée générale

Formuler l'idée générale et proposer un titre. (2 pts)

Corrigé Idée générale : Le texte retrace l'évolution historique de l'optique, depuis les expériences fondatrices d'Ibn al-Haytham jusqu'à la dualité onde-corpuscule du XXᵉ siècle, en passant par la rivalité entre théories corpusculaire et ondulatoire.

Titre : « De l'optique d'Ibn al-Haytham à la dualité quantique » ou « L'histoire de l'optique en quelques étapes ».

Question 03 · Tableau lexical

Classer : optique, dualité onde-corpuscule, propagation rectiligne, plonger ses racines, photon. (2,5 pts)

Corrigé

Synapsie	Terme monoréf.	Syntagme	Phraséologie
—	optique photon	dualité onde-corpuscule propagation rectiligne	plonger ses racines

Question 04 · Compréhension

Quelles sont les deux théories rivales de la lumière au XVIIᵉ siècle ? Qui les a défendues ? (1,5 pt)

Corrigé Les deux théories rivales sont :

La théorie corpusculaire, défendue par Newton — la lumière serait composée de particules.
La théorie ondulatoire, défendue par Huygens — la lumière serait une onde.

Question 05 · Hypothétique ou affirmative ?

La phrase « la lumière est à la fois onde et corpuscule » est-elle affirmative ou hypothétique ? Justifier. (1 pt)

Corrigé La phrase est affirmative. Le verbe « est » est à l'indicatif présent et exprime un fait scientifique établi (la dualité onde-corpuscule, théoriquement et expérimentalement vérifiée). Aucun modalisateur de doute n'apparaît dans la phrase.

Question 06 · Reformulation

Reprendre le passage « avec Einstein et la théorie des photons, la lumière est à la fois onde et corpuscule » en commençant par un connecteur exprimant la cause. (1,5 pt)

Corrigé Reformulations possibles :

Grâce à Einstein et à la théorie des photons, la lumière est désormais conçue à la fois comme onde et corpuscule.
Du fait des travaux d'Einstein sur les photons, on considère que la lumière est à la fois onde et corpuscule.

Question 07 · Traduction (FR → AR)

Traduire : « C'est au savant arabe Ibn al-Haytham que l'on doit les premières expériences rigoureuses sur la propagation rectiligne de la lumière et la formation des images. » (4 pts)

Corrigé يَدين علم البصريات للعالم العربي ابن الهيثم بأولى التجارب الدقيقة حول الانتشار المستقيم للضوء وتشكل الصور.

Exercice 2 · Texte arabe (fission)

La fission nucléaire

الانشطار النووي ظاهرة فيزيائية يتم خلالها انقسام نواة ثقيلة، كنواة اليورانيوم 235، إلى نواتين أخف عند امتصاصها لنترون حراري. ويُصاحب هذا الانشطار تحرر كمية هائلة من الطاقة، فضلا عن إطلاق نترونات إضافية يمكن أن تُحدث بدورها انشطارات أخرى، وهو ما يُعرف بالتفاعل المتسلسل. وقد استُغلّت هذه الظاهرة في إنتاج الطاقة الكهربائية بالمحطات النووية، حيث يُتحكم في التفاعل المتسلسل بواسطة قُضبان الكوادميوم أو البورون الماصّة للنترونات. غير أن النفايات المشعة الناتجة تطرح إشكالا بيئيا خطيرا يستلزم تخزينا آمنا لقرون عديدة.

Question 08 · Version (AR → FR)

Traduire le texte arabe en français en utilisant les termes : fission nucléaire, uranium, neutron thermique, réaction en chaîne, déchets radioactifs. (5 pts)

Corrigé La fission nucléaire est un phénomène physique au cours duquel un noyau lourd, comme celui de l'uranium 235, se scinde en deux noyaux plus légers lorsqu'il absorbe un neutron thermique. Cette fission s'accompagne du dégagement d'une quantité considérable d'énergie ainsi que de la libération de neutrons supplémentaires, qui peuvent à leur tour provoquer d'autres fissions : c'est ce que l'on appelle la réaction en chaîne. Ce phénomène a été exploité pour produire de l'énergie électrique dans les centrales nucléaires, où la réaction en chaîne est contrôlée par des barres de cadmium ou de bore qui absorbent les neutrons. Toutefois, les déchets radioactifs qui en résultent posent un problème environnemental grave, nécessitant un stockage sûr pour de nombreux siècles.

Cet examen donne au candidat l'occasion d'illustrer ses connaissances en histoire des sciences (avec la mention d'Ibn al-Haytham, savant essentiel à mentionner dans une copie marocaine) tout en mobilisant un vocabulaire de physique nucléaire exigeant. — Note pédagogique