DEVOIR DE SCIENCES PHYSIQUES
publicité
NOM Bac Pro date : 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 1/2 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. Ph. Georges 2/2 NOM Bac Pro date : Références aux compétences I- Barème inscrites dans le BO Réponse attendue PARTIE 1 1-1 a : diaphragme ; b : lentille convergente ; c : écran 1-2 Rétine : écran ; iris : diaphragme ; cristallin : lentille 2-1 La vision est nette lorsque l’image se forme sur l’écran (rétine) de l’œil réduit : cas 1 et 3. 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. 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- 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 1,5 3,5 Savoir que l’œil est un système optique convergent. Lire sur un schéma la position, le sens et la taille d’une image. Reconnaître le foyer sur un schéma. Utiliser la relation de définition de la vergence. 3 2 Savoir que plus une lentille est bombée, plus elle est convergente. Savoir que l’œil est un système optique convergent, à distance focale variable. 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. 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 4 Savoir que la lumière blanche est constituée d’une infinité de radiations monochromatiques 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 3/2 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. Ph. Georges 4/2 NOM Bac Pro date : 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. c a On peut modéliser l’œil réduit par ce schéma. b 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’. L1 1 Schéma 1 L1 Schéma 2 La lentille utilisée est la même dans les cas 1 et 2. L2 22 Schéma 3 Ph. Georges 5/2
