DEVOIR DE SCIENCES PHYSIQUES

NOM date :
Bac Pro
Ph. Georges 1/2
DEVOIR DE SCIENCES PHYSIQUES
I- La célérité de la lumière dans le vide est c = 3 10 8 m/s.
1.1 . Quelle est la longueur d'onde de la radiation rouge de fréquence 4,8 10 14 Hz ?
1.2. Quelle est la fréquence d'une onde lumineuse violette de longueur d'onde 445 nm ?
2. Le milieu de propagation de la lumière est maintenant le cristal d’indice optique n = 2,0.
2.1. Quelle est la longueur d'onde Q de la radiation rouge de fréquence 4,8 10 14 Hz ?
2.2. Quelle est la fréquence fQ de l’onde lumineuse violette ?
II- La vision des couleurs
1. La rétine contient deux types de récepteurs de la lumière.
Les nommer et préciser celui qui permet la vision des couleurs.
2. La lumière blanche est une lumière polychromatique.
2.1. Que signifie cette expression ?
2.2. Quel phénomène (ou quelle expérience) permet de mettre en évidence la composition de la
lumière blanche ?
2.3. Quelles sont les trois couleurs dites primaires permettant de recomposer la lumière blanche ?
3. On souhaite éclairer un objet avec une lumière de couleur verte.
3.1. Quelle est la couleur du filtre nécessaire pour obtenir cette lumière colorée à partir d’une source
de lumière blanche ?
3.2. Comment nous apparaît un objet jaune éclairé avec la lumière colorée verte ? Justifier.
III- Couleurs d’un objet
1. Indiquer le domaine de longueurs d’onde du spectre de la lumière blanche.
Justifier vos réponses en vous aidant du document au verso.
2. Indiquer les couleurs diffusées par le citron.
3. Quelle est la couleur absorbée par le citron ?
4. Expliquer la couleur jaune du citron quand il est simultanément éclairé par les trois éclairages :
vert, rouge et bleu.
5. Quelle serait la couleur du citron observé à travers des lunettes teintées en bleu ?
6. Comment nomme-t-on la couleur jaune et la couleur bleue ?

Ph. Georges 2/2
Document : couleurs d’un objet
1. Un citron est placé dans l’obscurité.
Trois éclairages sont disposés au-dessus de lui (rouge,
vert et bleu).
2. Placé dans l’obscurité,
le citron éclairé en lumières rouge, verte et bleue parait
jaune.
3. Placé dans l’obscurité,
le citron éclairé en lumière rouge parait rouge ;
éclairé en lumière verte, il parait vert ;
éclairé en lumière bleue, il parait noir.

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Bac Pro
Ph. Georges 3/2
Réponse attendue
I- Barème
Références aux compétences
inscrites dans le BO
PARTIE 1
1-1 a : diaphragme ; b : lentille convergente ; c : écran
1-2 Rétine : écran ; iris : diaphragme ; cristallin : lentille
2
Savoir que l’œil est un système
optique convergent.
2-1 La vision est nette lorsque l’image se forme sur
l’écran (rétine) de l’œil réduit : cas 1 et 3.
1,5
Lire sur un schéma la position, le sens
et la taille d’une image.
2-2 a) Les chiffres indiquent la valeur de la vergence de
la lentille, son unité est le dioptrie.
b) Le point F’ correspond au foyer de la lentille.
c) La distance OF’ représente la distance focale de
la lentille, c’est l’inverse de la vergence.
d) Des lentilles L1 et L2, c’est L1 qui a une
distance focale la plus faible donc une vergence
plus grande. Plus la vergence est importante,
plus la lentille est convergente, L1 est ici plus
convergente que L2.
3,5
Reconnaître le foyer sur un schéma.
Utiliser la relation de définition de la
vergence.
2-3 a) Pour que l’image soit toujours nette lorsqu’on
rapproche un objet, on doit modifier la vergence de
la lentille , d’après les schémas, la vergence doit être
plus grande.
b) La vergence étant plus grande, la lentille est plus
convergente, donc plus bombée.
c) C’est le phénomène d’accommodation.
3
Savoir que plus une lentille est
bombée, plus elle est convergente.
Savoir que l’œil est un système
optique convergent, à distance focale
variable.
3- Tracé de deux rayons : celui passant par le centre
optique de la lentille donc non dévié et celui parallèle à
l’axe optique et émergeant en passant par le foyer F’.
2
Savoir que tout rayon optique d’un
point objet qui tombe sur la lentille,
émerge de celle-ci en passant par le
point image correspondant.
PARTIE 2
1-1 La lumière est constituée d’une infinité de radiations
monochromatiques : elle est donc polychromatique.
1-2 Mise en évidence de la composition de la lumière
blanche par dispersion avec un prisme, par exemple.
1-3 Les trois couleurs primaires constituant la lumière
blanche sont le bleu, vert et rouge.
4
Savoir que la lumière blanche est
constituée d’une infinité de radiations
monochromatiques
2-1 En utilisant un filtre de couleur verte.
2-2 Un objet jaune en lumière blanche absorbe le bleu
mais diffuse le rouge et le vert.
2-3 Eclairé en lumière verte, il diffusera toujours le vert,
il apparaîtra donc de cette couleur.
4
Savoir que la couleur d’un objet
dépend de la lumière qu’il reçoit.
Savoir que la couleur d’un objet
éclairé est complémentaire de celle
qu’il absorbe.
7. Dans le document 2, il est précisé que la teinte rose absorbe les rayons ultraviolets, indiquer la place
de ces rayonnements par rapport au spectre de la lumière blanche.
8. Expliquer pourquoi la teinte grise ne change pas la vision naturelle des couleurs.
Document 2 : Les lunettes teintées.

Ph. Georges 4/2
Selon les teintes des verres de lunettes, la vision des couleurs diffère.
La teinte grise ne change pas la vision naturelle des couleurs, c’est donc la plus utilisée.
La teinte jaune, appelée « jaune sodium », absorbe la lumière bleue du spectre lumineux
et peut être utile pour réduire l’éblouissement d’un ciel très bleu. Cette teinte est utilisée pour
augmenter le contraste lors de la tombée du jour.
La teinte brune, souvent utilisée pour les lunettes de soleil, offre quant à elle certaines
caractéristiques de la teinte jaune car elle absorbe également les longueurs d’onde dans le
bleu. La couleur grise est cependant la teinte la plus efficace pour le rendu des couleurs.
La teinte rose permettant l’absorption des rayons ultraviolets, est utilisée par des
personnes ayant subi certaines opérations chirurgicales de l’œil.

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Bac Pro
Ph. Georges 5/2
III- Simulation d’un œil
1. En première approximation, l’ensemble des milieux transparents de l’œil se comporte comme une
lentille convergente d’axe principal confondu avec l’axe optique.
On peut modéliser l’œil réduit par ce schéma.
1.1. Indiquer le nom des éléments a, b et c utilisés pour réaliser la maquette de l’œil réduit.
1.2. Relier chaque élément aux constituants de l’œil : rétine, iris et cristallin.
2. On utilise deux maquettes d’œil réduit afin de déterminer les conditions d’une vision nette. La
distance lentille-écran est identique pour les trois cas ; par contre la distance objet-lentille peut varier.
La lentille utilisée est la même dans les cas 1 et 2.
2.1. Sur quel (s) schéma la vision est-elle nette ? Pourquoi ?
2.2. Pour réaliser la maquette de l’œil réduit, on a utilisé deux lentilles L1 et L2 sur lesquelles est
indiqué le chiffre +2 ou le chiffre +5.
2.2.1. Quelle est la signification de cette inscription ? Indiquer l’unité employée pour cette grandeur.
2.2.2. Sur chaque maquette schématisée est représenté le point F’, que signifie-t-il ?
2.2.3. Quel nom est donné à la distance OF’ ? Quel lien existe-t-il avec la grandeur définie au 2.2.1..
2.2.4. Des deux lentilles L1 et L2, en déduire celle qui est la plus convergente.
3. Sur le schéma 3, tracer deux rayons issus de l’objet AB permettant d’obtenir l’image A’B’.
La lentille utilisée est la même dans les cas 1 et 2.
Schéma 2
Schéma 1
L1
1
L1
L2
22
Schéma 3
a
b
c