Annales gratuites Bac ST2S : Examens médicaux et ondes

Données :
c = 3.10⁸ unités S.I
Constante de Planck h = 6.62. 10^-34 J.s

La thermographie permet de mettre en évidence les différences de température au niveau de la peau du corps humain. Lors de cet examen, un rayonnement de fréquence et de longueur d'onde est émis par le corps humain et capté par le système de détection de l'appareil.
On donne la relation : 

I.1. Rappeler ce que signifie c et préciser son unité S.I.

I.2. Calculer la longueur d'onde du rayonnement émis. Convertir cette longueur d'onde en micromètre .

I.3. Le rayonnement précédent émis par le corps humain est détecté lors de cet examen est-il un rayonnement visible, infrarouge ou ultraviolet ? Justifier votre choix.

I.4. Rappeler la relation qui permet de calculer l'énergie E d'un photon en fonction de sa fréquence .

I.5. Montrer que l'énergie libérée par ce rayonnement vaut : E = 2,13.10^-20 J.

Lors d'une radiographie, un faisceau de rayon X traverse le corps du patient. Plus les rayons X impressionnent la plaque photographique située derrière le patient et plus celle-ci noircira.
Sur un cliché radiographique les os apparaissent en blanc et les poumons apparaissent en noir.

Données :
Les os contiennent les éléments P (Z = 15) ; Ca (Z = 20)
Les poumons contiennent principalement des éléments : O (Z = 8), N (Z = 7), C (Z = 6) et H (Z = 1).

II.1. Parmi les sources de rayonnements électromagnétiques suivantes, recopier celles qui peuvent produire des rayons X :
     a. lampe à vapeur de mercure
     b. lampe chauffante
     c. tube de Crookes

II.2. Citer les 2 facteurs dont dépend l'absorption des rayons X.

II.3.Expliquer à l'aide des données pourquoi les os apparaissent blancs et les poumons noirs sur le cliché.

II.4. Parmi les métaux suivants choisir celui qui est le plus approprié pour se protéger des rayons X ; justifier la réponse.
     a. Fer : Fe (Z = 56)
     b. Plomb : Pb (Z = 82)
     c. Zinc : Zn (Z = 30)

II.5. Pourquoi les rayons X sont-ils nocifs à forte dose ? Préciser un effet biologique des rayons X sur le corps humain suite à une exposition prolongée.

1. ''c'' est la célérité (vitesse) de la lumière dans le vide.
Elle s'exprime en mètres par seconde (m.s^-1).

2.

5. Pour le rayonnement étudié :
E = 6,62.10^-34 x 3,22.10¹³ = 2,13.10^-20
soit E = 2,13.10^-20 J.

1. Source de rayonnement X :
réponse c : tube de Crookes.

2. L'absorption des rayons X par un corps dépend de :

3. Les os absorbent les rayons X : derrière eux, la plaque photographique n'est pas impressionnée, ils apparaissent donc blancs sur le cliché.

4. Un atome absorbe d'autant plus les rayons X que son numéro atomique Z est élevé. Le métal le plus approprié pour s'en protéger est donc le plomb (Z = 82).

5. Les rayons X ont un fort pouvoir ionisant sur les tissus biologiques donc, plus la dose est importante plus le nombre de cellules détruites est élevé.
Effets biologiques possibles sur le corps humain, après une exposition prolongée :