1S2015 - Devoir n°1

Première S
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Devoir de Sciences Physiques nÀ1 : correction
Exercice 1 : QCM sur les couleurs
1a - Une lumière blanche traverse successivement un filtre cyan et un filtre rouge. On observe sur l'écran du
noir, puisque le rouge est le complémentaire du cyan pour la synthèse soustractive. En détail, le filtre cyan
absorbe les rayons rouges et transmet les rayons bleus et verts. Le filtre rouge qui est derrière absorbe les
rayons bleus et verts donc rien ne passe.
R
V
B
Filtre cyan
Filtre rouge
Ecran
1b - Une lumière blanche traverse successivement un filtre cyan et un filtre bleu. On observe sur l'écran du
bleu : le filtre cyan absorbe les rayons rouges et transmet les rayons bleus et verts. Le filtre bleu qui est
derrière absorbe les rayons verts mais transmet les rayons bleus qui atteignent donc l’écran.
2 - Un vitrail coloré d'une cathédrale éclairé en lumière blanche diffuse, absorbe et transmet de la lumière.
Une partie de la lumière est absorbée et une autre diffusée, ce qui fait du vitrail un filtre coloré. Par ailleurs,
le vitrail est en partie transparent donc il transmet une partie de la lumière.
3 - Observés par une même personne, deux corps qui ont des couleurs spectrales différentes peuvent être
perçus de la même couleur. C’est le cas si l’on regarde deux objets jaunes par exemple : la couleur jaune peut
venir d’une lumière spectrale jaune ou de la superposition de lumières spectrales rouge et verte.
4a - Un filtre magenta transmet la lumière bleue. Il transmet aussi de la lumière rouge et absorbe le vert.
4b - Un filtre magenta transmet la lumière rouge. Il transmet aussi de la lumière bleue et absorbe le vert.
5a - Pour tracer un trait bleu, une imprimante utilise des encres cyan et magenta. Ces deux couleurs diffusent
le bleu (avec le vert pour l’encre cyan, avec le rouge pour l’encre magenta).
5b - Pour tracer un trait vert, une imprimante utilise des encres jaune et cyan. Ces deux couleurs diffusent le
vert (avec le rouge pour l’encre jaune, avec le bleu pour l’encre cyan).
Exercice 2 : étude d’une lentille mince convergente
B
Orientation choisie
F’
A
F
A’
O
B’
D’après l’orientation choisie, OA et OF sont négatives alors que OA' et OF' sont positives.
1
1
1
Relation de conjugaison :
−
=
OA' OA OF'
−1
1 
1 
 1
 1
donc OA ' = 
+
+
 =

 OF' OA 
 100 200 
−1
= 200 mm
On peut remarquer que OA' = OA = 2 × OF' : on reconnaît la position de Silbermann.
En position de Silbermann, l’image est renversée et de même taille que l’objet (γ = – 1).
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Exercice 3 : la camera obscura
Chambre noire
Ouverture
Lentille
Papier calque
Œil
Iris
Cristallin
Rétine
On peut vérifier qu’une lentille est convergente en observant qu’elle est plus épaisse au centre que sur les
bords. Si la lentille est très peu bombée, cette observation ne sera pas facile. Il vaut mieux alors faire tomber
sur la lentille un faisceau de rayons lumineux parallèles : ceux-ci doivent se rapprocher (converger) après
avoir traversé la lentille.
Graphiquement, on lit OA' = 1,3 cm.
B
Comme l’échelle est de 1/10 sur l’axe
horizontal, on a : OA' = 13 cm.
F’
A
L’image est renversée et rétrécie.
F
Graphiquement : A' B' = 3 mm.
Avec une échelle de 1/2 sur l’axe vertical,
on a A' B' réel = 6 mm.
Exercice 4 : les défauts de l’œil
La vergence d’une lentille, exprimée en dioptries, est l’inverse de sa distance focale en mètres (1 δ = 1 m-1)
Œil emmétrope :
25 cm < OA < ∞
OA' = 15,0 mm
Punctum proximum :
1
1
1
−
=
OA' OA OF'
Punctum remotum :
1 
 1
OF' = 
−

 OA' OA 
−1
donc
−1
1 
1 
 1
1
OF' = 
−
 = +

 OA ' OA 
 15 250 
−1
= 14,2 mm
−1
1

=  + 0  = 15,0 mm
 15

La distance focale de l’œil emmétrope varie donc entre 14,2 mm et 15,0 mm.
Vergences maximales de l’œil emmétrope : c1 =
Œil myope :
1
= 66,7 δ
15.10−3
OA' = 15,2 mm
1
1
1
−
=
OA' OA OF'
Punctum remotum :
1 
1 
 1
 1
− OA = 
−
−

 =
 OF' OA' 
 15,0 15,2 
−1
1
= 70,4 δ
14,2.10−3
14,2 mm < OF' < 15,0 mm
1 
 1
− OA = 
−

 OF' OA' 
Punctum proximum :
donc
c2 =
et
−1
−1
1 
 1
=
−
 = 216 mm
 14,2 15,2 
−1
= 1140 mm
L’œil myope considéré ici voit donc nettement les images d’objets situés entre 21,6 cm et 1,14 m. Pour
corriger le défaut, l’œil étant trop long, il faut que la distance focale de l’œil soit plus courte, donc il faut
placer devant l’œil une lentille divergente (lunettes, lentille de vue) ou opérer l’œil pour rendre son cristallin
moins bombé.
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