correction - pages de sciences physiques
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2 DEVOIR THÈME VISION IMAGE 1STD2A LUMIÈRE COLORÉE SYNTHÈSES DES COULEURS NOM : ........................................... PRÉNOM : ....................... CLASSE : ........... I. VISION DES COULEURS DS2 A 2011 DATE : ............... Exercice n°1 : l’œil et la perception des couleurs (3pts) 1/ Quels sont les cellules de l’œil responsable de la perception des couleurs ? Les Trois types de cônes tapissant la rétine sont à l’origine de la perception des couleur de l’œil 3/ Quel autre type de cellules photosensibles sont également présentes sur la rétine ? Il existe un autre type de cellules photosensibles qui n’est sensible qu’à l’intensité de la lumière et ne participent pas à la perception des couleurs il s’agit des bâtonnets qui contrairement aux cônes n’ont pas besoins d’une lumière intense pour être actives celles ci interviennent dans la vision nocturne. 2/ Que représente le diagramme ci-­‐dessus qui se rapporte à la perception des couleurs ? donner un titre à ce diagramme Ces trois courbes représentent la sensibilité de chaque type de cônes en fonction de la longueur d’onde de la lumière reçue c’est à dire de ses couleurs 3/ Que représente la courbe b ? à quelle couleur les cellules correspondantes sont elles le plus sensible ? La courbe b fait référence aux cônes qui ont une forte sensibilité à la lumière verte elle représente donc la sensibilité de ce type de cône en fonction de la longueur d’onde de lumière reçue II. 1 0,5 1 0,5 SYNTHÈSE DES COULEURS Exercice n°2 : (2pt) Diagramme tri-­‐chromique de la synthèse soustractive Compléter le schéma ci contre rendant compte de la synthèse soustractive On utilisera la notation B : Bleu ; R : Rouge ; V : Vert C : Cyan ; M : Magenta ; J : Jaune N : Noir ; W :Blanc 2 C B V N J R M Exercice n°3 : (3,5 pts) Une pyramide blanche de base hexagonale comporte 6 faces triangulaires. Elle est disposée comme l’indique la figure ci-­‐dessous. On dispose autour d’elle trois sources de lumière blanche devant lesquelles on place un filtre coloré. a) Quelle est la couleur des faces 1, 3 et 5 ? Justifiez votre réponse. Face 1 reçoit de la lumière uniquement de la lumière verte elle apparaîtra donc verte Face 3 reçoit de la lumière uniquement de la lumière bleue elle apparaîtra donc bleue Face 5 reçoit de la lumière uniquement de la lumière rouge elle apparaîtra donc rouge b) Quelle est la couleur des faces 2, 4 et 6 ? Justifiez votre réponse. Face 2 reçoit de la lumière de la lumière verte et bleu elle apparaîtra donc cyan Face 4 reçoit de la lumière de la lumière rouge et bleu elle apparaîtra donc magenta Face 6 reçoit de la lumière de la lumière verte et rouge elle apparaîtra donc jaune c) Quelle type de synthèse est mise en œuvre dans ce dispositif La couleur finale résulte de la superposition de lumières colorées et donc d’une synthèse additive 1,5 1,5 0.5 Exercice n° 4 : Lumières sur Mondrian (3,5pts) ….Piet Mondrian se réfugia à New York quand éclata la Seconde Guerre mondiale. Il découvrit la ville fascinante, ses gratte-­‐ciel, ses enseignes faites de néons multicolores, ses rues tracées à la règle……Mondrian n’utilisait que les trois couleurs primaires, "le bleu", "le rouge" et "le jaune", plus le noir et le blanc. Et tous ses tableaux représentaient des lignes plus ou moins épaisses peintes à main levée qui se croisaient à angle droit, formant ainsi des carrés et des rectangles. Son but était de peindre des rythmes de surfaces et de couleurs, et non des objets reconnaissables comme des paysages……(extrait de http://laboiteaimages.blog.lemonde.fr/2010/12/09/broadway-­‐boogie-­‐woogie/) a) Indiquez ce qui dans le texte ci-­‐dessus, permet de penser que l’auteur n’est pas physicien (ou n’aurait plus de souvenir de ses cours de sciences physiques). Mondrian n’utilisait que les trois couleurs primaires, "le bleu", "le rouge" et "le jaune", le peintre utilise en fait les couleurs secondaires du physicien soit le magenta (pour le rouge) le cyan (pour le bleu) et le jaune b) Comment apparaîtraient les couleurs des éléments colorés du tableau repérés par des lettres C ; M ; J ; W ; N du tableau ci contre si celui-­‐ci est observé avec une lumière Cyan, n’oubliez pas de justifier vos réponse C : l’élément cyan absorbe le rouge et diffuse le vert et le bleu présente dans l’éclairage cyan cet élément apparaîtra donc cyan M : l’élément magenta absorbe le vert et diffuse le rouge et le bleu or seul le bleu est présent dans l’éclairage cyan cet élément apparaîtra donc Bleu J : l’élément jaune absorbe le Bleu et diffuse le vert et le rouge or seul le vert présente dans l’éclairage cyan cet élément apparaîtra donc vert W : l’élément blanc diffuse le vert, le rouge et le bleu or seul le vert et le bleu sont présents dans l’éclairage cyan cet élément apparaîtra donc cyan N : l’élément jaune absorbe le Bleu le vert et le rouge et ne diffuse aucune lumière il apparaîtra donc noir c) Quel est le type de synthèse des couleurs mis en œuvre pendant l’observation du tableau ? La couleur d’un élément du tableau resulte de la diffusion d’une partie de la lumiière reçue car chaque élément peut absorber une partie de la lumière reçue : la synthèse mise en œuvre est donc une synthèse soustractive Exercice 5 (3pt) Vous souhaitez exposer vos croquis mais vous manquez de support papier. Vous êtes contraints de faire ces deux dessins sur le même support. La galerie qui vous reçoit peut mettre à la disposition des visiteurs deux types de lunettes colorées les unes rouges et les autres cyans. a) Quels crayons de couleur allez vous utiliser pour réaliser chacun de vos dessins pour que le visiteur ne puisse voir qu’un des dessins selon la couleur des lunettes qu’il utilisera pour les observer. Indication : -­‐ avec les lunettes cyan le tracé du lion doit apparaître noir et le nu est alors invisible. -­‐ avec les lunettes rouges c’est le tracé du nu qui apparaîtra noir et le lion sera invisible. -­‐ on admettra qu’un trait ne se distinguera pas s’il a la même couleur que le fond Pour le lion : Pour apparaître noir le filtre cyan utilisé pour l’observer doit absorber la lumière que diffuse le lion or ce filtre absorbe la lumière de couleur complémentaire au cyan le crayon utilisé doit donc être rouge Pour le nu : Pour apparaître noir le filtre rouge utilisé pour l’observer doit absorber la lumière que diffuse le nu or ce filtre absorbe la lumière de couleur complémentaire au rouge le crayon utilisé doit donc être cyan Exercice 6 : Les pointillistes (4pt) a) Décrire le principe du rendu des couleurs qu’ont utilisé les peintres qui ont fait partie du courant pointilliste Le rendu de couleurs est obtenu par juxtaposition de petite taches colorées qui comme dans l’écran plat ne sont plus distinguées à une certaine distance du tableau en raison de la limitation du pouvoir séparateur de l’œil Des taches colorées voisines ne sont plus distinguées et l’œil réagit comme s’il recevait les lumières colorées diffusées par ces taches simultanément qui se superposent dans une même région de l’œil b) Quel type de synthèse des couleurs ont-­‐ils mis en œuvre ? L’œil confond donc les lumières colorées diffusées d’une région du tableau et réalise ainsi une synthèse additive des couleurs diffusées par ces taches c) Sachant que la distance la plus grande qui sépare deux touches les plus proches est d’environ d= 2 mm à quelle distance D du tableau de Seurat (ci contre) faudrait-­‐il se placer pour que le rendu des couleurs soit satisfaisant. On donne la valeur du pouvoir séparateur moyen de l’œil α = 2,9.10-­‐4 rad a = d/D et donc D = d/a soit D = 2/2,9.10-­‐4 = 0,7.104 mm soit 7 m 0,5 2,5 0,5 1,5 1,5 2 1 1 2 DEVOIR THÈME VISION IMAGE 1STD2A LUMIÈRE COLORÉE SYNTHÈSES DES COULEURS NOM : ........................................... PRÉNOM : ....................... CLASSE : ........... III. VISION DES COULEURS DS2 B 2011 DATE : ............... Exercice n°1 : l’œil et la perception des couleurs (3pts) 1/ Quels sont les cellules de l’œil qui ne sont pas responsable de la perception des couleurs ? Il s’agit des bâtonnets qui font partie des cellules photosensibles qui tapissent la rétine mais qui ne sont sensibles qu’à l’intensité de la lumière indépendamment de sa couleur .............................................................. ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................ 3/ Quel autre type de cellules photosensibles sont également présentes sur la rétine ? les trois familles de cônes sont des cellules photosensibles qui réagissent selon la couleur de la lumière qu’ils reçoivent 1 0,5 1 0,5 2/ Que représente le diagramme ci-­‐dessus qui se rapporte à la perception des couleurs ? donner un titre à ce diagramme Ces trois courbes représentent la sensibilité de chaque type de cônes en fonction de la longueur d’onde de la lumière reçue 3/ Que représente la courbe c? à quelle couleur les cellules correspondantes sont elles le plus sensible ? La courbe c fait référence aux cônes qui ont une forte sensibilité à la lumière rouge elle représente donc la sensibilité de ce type de cône en fonction de la longueur d’onde de lumière reçue IV. SYNTHÈSE DES COULEURS Exercice n°2 : (2pt) Diagramme tri-­‐chromique de la synthèse additive Compléter le schéma ci contre rendant compte de la synthèse additive On utilisera la notation B : Bleu ; R : Rouge ; V : Vert C : Cyan ; M : Magenta ; J : Jaune N : Noir ; W :Blanc 2 B M R W J C V Exercice n°3 : (3,5 pts) Une pyramide blanche de base hexagonale comporte 6 faces triangulaires. Elle est disposée comme l’indique la figure ci-­‐dessous. On dispose autour d’elle trois sources de lumière blanche devant lesquelles on place un filtre coloré. a) Quelle est la couleur des faces 2, 4 et 6 ? Justifiez votre réponse Face 2 reçoit de la lumière de la lumière verte et bleu elle apparaîtra donc cyan Face 4 reçoit de la lumière de la lumière rouge et bleu elle apparaîtra donc magenta Face 6 reçoit de la lumière de la lumière verte et rouge elle apparaîtra donc jaune a) Quelle est la couleur des faces 1, 3 et 5 ? Justifiez votre réponse. Face 1 reçoit de la lumière uniquement de la lumière verte elle apparaîtra donc verte Face 3 reçoit de la lumière uniquement de la lumière bleue elle apparaîtra donc bleue Face 5 reçoit de la lumière uniquement de la lumière rouge elle apparaîtra donc rouge c) Quelle type de synthèse est mise en œuvre dans ce dispositif La couleur finale résulte de la superposition de lumières colorées et donc d’une synthèse additive 1,5 1,5 0.5 Exercice n° 4 : Lumières sur Mondrian (3,5pts) ….Piet Mondrian se réfugia à New York quand éclata la Seconde Guerre mondiale. Il découvrit la ville fascinante, ses gratte-­‐ciel, ses enseignes faites de néons multicolores, ses rues tracées à la règle……Mondrian n’utilisait que les trois couleurs primaires, "le bleu", "le rouge" et "le jaune", plus le noir et le blanc. Et tous ses tableaux représentaient des lignes plus ou moins épaisses peintes à main levée qui se croisaient à angle droit, formant ainsi des carrés et des rectangles. Son but était de peindre des rythmes de surfaces et de couleurs, et non des objets reconnaissables comme des paysages……(extrait de http://laboiteaimages.blog.lemonde.fr/2010/12/09/broadway-­‐boogie-­‐woogie/) a) Indiquez ce qui dans le texte ci-­‐dessus, permet de penser que l’auteur n’est pas physicien (ou n’aurait plus de souvenir de ses cours de sciences physiques). Mondrian n’utilisait que les trois couleurs primaires, "le bleu", "le rouge" et "le jaune", le peintre utilise en fait les couleurs secondaires du physicien soit le magenta (pour le rouge) le cyan (pour le bleu) et le jaune b) Comment apparaîtraient les couleurs des éléments colorés du tableau repérés par des lettres C ; M ; J ; W ; N du tableau ci contre si celui-­‐ci est observé avec une lumière Jaune, n’oubliez pas de justifier vos réponse C : l’élément cyan absorbe le rouge et diffuse le bleu et le vert or ce dernier est seul présent dans l’éclairage jaune cet élément apparaîtra donc Vert M : l’élément magenta absorbe le vert et diffuse le rouge et le bleu or seul le rouge est présent dans l’éclairage jaune cet élément apparaîtra donc rouge J : l’élément jaune absorbe le Bleu et diffuse le vert et le rouge or seul le rouge présente dans l’éclairage jaune cet élément apparaîtra donc rouge W : l’élément blanc diffuse le vert, le rouge et le bleu or seul le vert et le rouge sont présents dans l’éclairage jaune cet élément apparaîtra donc jaune N : l’élément noir absorbe le Bleu le vert et le rouge et ne diffuse aucune lumière il apparaîtra donc noir c) Quel est le type de synthèse des couleurs mis en œuvre pendant l’observation du tableau ? .............................................................................................................................................................................................................................................. Exercice 5 (3pt) Vous souhaitez exposer vos croquis mais vous manquez de support papier. Vous êtes contraints de faire ces deux dessins sur le même support. La galerie qui vous reçoit peut mettre à la disposition des visiteurs deux types de lunettes colorées les unes verte et les autres magenta. b) Quels crayons de couleur allez vous utiliser pour réaliser chacun de vos dessins pour que le visiteur ne puisse voir qu’un des dessins selon la couleur des lunettes qu’il utilisera pour les observer. Indication : -­‐ avec les lunettes magenta le tracé du lion doit apparaître noir et le nu est alors invisible. -­‐ avec les lunettes vertes c’est le tracé du nu qui apparaîtra noir et le lion sera invisible. -­‐ on admettra qu’un trait ne se distinguera pas s’il a la même couleur que le fond Pour le lion : Pour apparaître noir le filtre magenta utilisé pour l’observer doit absorber la lumière que diffuse le lion or ce filtre absorbe la lumière de couleur complémentaire au magenta le crayon utilisé doit donc être vert Pour le nu : Pour apparaître noir le filtre Vert utilisé pour l’observer doit absorber la lumière que diffuse le nu or ce filtre absorbe la lumière de couleur complémentaire au vert le crayon utilisé doit donc être magenta Exercice 6 : Les pointillistes (4pt) a) Décrire le principe du rendu des couleurs qu’ont utilisé les peintres qui ont fait partie du courant pointilliste Le rendu de couleurs est obtenu par juxtaposition de petite taches colorées qui comme dans l’écran plat ne sont plus distinguées à une certaine distance du tableau en raison de la limitation du pouvoir séparateur de l’œil Des taches colorées voisines ne sont plus distinguées et l’œil réagit comme s’il recevait les lumières colorées diffusées par ces taches simultanément qui se superposent dans une même région de l’œil b) Quel type de synthèse des couleurs ont-­‐ils mis en œuvre ? L’œil confond donc les lumières colorées diffusées d’une région du tableau et réalise ainsi une synthèse additive des couleurs diffusées par ces taches c) Sachant que la distance la plus grande qui sépare deux touches les plus proches est d’environ d= 1,5 mm à quelle distance D du tableau de Seurat (ci contre) faudrait-­‐il se placer pour que le rendu des couleurs soit satisfaisant. On donne la valeur du pouvoir séparateur moyen de l’œil α = 2,9.10-­‐4 rad a = d/D et donc D = d/a soit D =1,5/2,9.10-­‐4 = 0,5.104 mm soit 5 m 0,5 2,5 0,5 1,5 1,5 2 1 1
