D.S.T. N° 2

CLASSE DE PREMIÈRE
S
Le : 19 octobre 2011
Durée : 2 h 00
Physique-Chimie
DEVOIR SUR TABLE N° 2
TOUT DOCUMENT INTERDIT.
L’usage de calculatrices scientifiques à mémoire est autorisé.
Les résultats numériques doivent être précédés d’un calcul littéral.
La présentation et la rédaction font partie du sujet et interviennent dans la notation.
L’épreuve est notée sur 16 points auxquels s’ajouteront les points d’épreuve pratique sur 4 points.
I]
EXERCICES 1 : sur 8,0 points. S Y S T È M E S
O P T I Q U E S
A] Presbytie.
L'œil accommode en faisant varier la vergence C de son cristallin entre une valeur minimum Cmin et une valeur
maximum Cmax. L'amplitude A de la vergence : A = Cmax – Cmin est liée à l'âge de la personne par la relation de Donders :
A = 12,5 – 0,2.(âge), où l'âge (exprimé en années) doit être compris entre 30 et 50 ans. Pendant cette tranche de vie, l'œil
acquière une presbytie qui correspond à une rigidification du cristallin, cause de la diminution de l'amplitude de la vergence.
1. Une personne peut voir un objet à l'infini, sans accommoder (œil normal ou emmétrope). La distance entre le
cristallin et la rétine étant alors de 15,0 mm, quelle est la vergence de son œil ?
2. 2.1. Quelle est la vergence maximale de l’œil si cette personne a 50 ans ?
2.2. En déduire à quelle distance se trouve l'objet le plus proche que cette personne peut voir net en accommodant
au maximum (Punctum Proximum). Conclure.
B] Le mode « macro ».
La photographie d'une fleur d'orchidée a été prise avec un appareil argentique en utilisant le mode « macro ». Ce mode
nécessite un dispositif particulier permettant d'éloigner la lentille objectif d'une distance assez grande du film, bien au-delà
de la distance focale de l'objectif utilisé.
L'appareil est ici muni d'un objectif de 100 mm de distance focale. La fleur a une taille de 3,00 cm. Elle est
photographiée à une distance de 20,0 cm de la lentille objectif.
1. Faire, sur l’annexe millimétrée, un schéma de la situation à l'échelle 1/2 verticalement et 1/4 horizontalement.
Représenter la fleur par un segment vertical AB.
2. Construire l'image A'B' de AB.
3. Déterminer graphiquement la grandeur A 'B' et la position OA ' de l'image.
4. Indiquer sur le schéma quel devra être l'emplacement de la pellicule.
5. Vérifier la position de l'image en calculant OA ' .
6. Est-ce que le résultat est en accord avec ce qui est écrit plus haut sur la particularité du mode macro ?
7. On dit généralement que l'on est en mode « macro » lorsque la grandeur de l'image sur le film est égale ou
supérieure à la grandeur de l'objet. Calculer la grandeur de l'image.
8. Calculer le grandissement, puis en déduire les caractéristiques de l'image de la fleur sur la pellicule.
9. Le résultat est-il en accord avec l'affirmation du 7. ?
10. Pour la suite, on supposera que la grandeur de l'image est égale à celle de l'objet. Le cadre de l'image sur le film a
un format de 24,0 mm sur 36,0 mm. Au tirage du film, ce cadre est agrandi à un format de 12,0 cm sur 18,0 cm. Quelle
sera alors la grandeur de l'image de la fleur ? Conclure sur l’intérêt du mode « macro ».
... / ...
II ] EXERCICES 2 : sur 8,0 points. C O U L E U R S
D E S
O B J E T S
On donne :
A] Couleur d’un objet éclairé.
Compléter le tableau suivant. À rendre avec la copie en indiquant son NOM :
B] La couleur du poivron.
Un poivron, éclairé en lumière blanche, est jaune. On justifiera précisément les réponses aux questions suivantes.
1. Quelles sont les couleurs diffusées par le poivron éclairé en lumière blanche ?
2. Quelles sont les couleurs absorbées par le poivron éclairé en lumière blanche ?
3. Quelles sont les couleurs des lumières auxquelles les cônes de l’œil humain sont sensibles ?
4. Quelles sont les cônes de l’œil humain stimulés quand le poivron, éclairé en lumière blanche, est vu par l’œil ?
5. De quelle couleur apparaîtra le poivron :
éclairé en lumière verte ?
éclairé en lumière rouge ?
Justifier les réponses.
C] La couleur des étoiles.
Les étoiles sont réparties en différentes classes selon la température de leur surface. La classe F correspond à des
3
étoiles chaudes (température de l'ordre de 7,60.10 K) alors que la classe K correspond à des étoiles plus froides
3
(température de l'ordre de 5,10.10 K). À une température T donnée, le maximum d'intensité lumineuse émise existe pour
–3
une longueur d'onde λmax vérifiant la loi de Wien : λmax . T = 2,898.10 m.K où λmax est en mètres et T en kelvins.
1. Énoncer la loi de Wien.
2. Calculer la longueur d'onde correspondant au maximum d'émission des étoiles de classes F et K.
3. Quelle est la « couleur » dominante d'une étoile de classe F ? Et de classe K ?
4. Quelle est la température de surface d'une étoile émettant un maximum de radiations dans le bleu, λmax = 500 nm ?
5. À quelle température le maximum de rayonnement est-il à la limite de l'infrarouge ? Et à la limite de l'ultraviolet ?
6. Tracer, sur l’annexe millimétrée, l’allure du graphe donnant l'évolution de la longueur d'onde λ max en fonction de la
température T correspondant à la loi de Wien pour la lumière visible. Justifier le tracé.
A N N E X E
M I L L I M É T R É E
À rendre avec la copie en indiquant son NOM :
EXERCICES 1 :
B] 1.
EXERCICES 2 :
C] 6.