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DEVOIR THÈME OBSERVER PERCEPTION DES COULEURS – SOURCES DE LUMIÈRES-­‐ LOI DE WIEN 1S NOM : ...................................... PRÉNOM : ................................. Page 1 / 2 CLASSE : .......................... DATE : .................................................... I. Conversions Convertir 5,67 .10 3 GJ 0,50 V 2,50.103 m 0,00505 g 0,050.10-­‐3 Hz 5,67 .10 12 J 0,50 .103 mV 2,50.1012 nm 5,05 mg 0,050.10-­‐6 kHz 2 Rappels toutes les réponses doivent être justifiées II. Sources de Lumières : Les lasers chirurgicaux Un Laser à fluorure de krypton, (laser KrF ) est un type de laser couramment utilisé en chirurgie oculaire et en photolithographie dans l'industrie des semi-­‐conducteurs. Ce type de laser produit un rayonnement électromagnétique dont la longueur d’onde est de 0,248 µm Donnée : -­‐ Constante de Wien : 𝐶 = 2,90. 10!! 𝑚. 𝐾 !! a) Dans quel domaine du spectre électromagnétique ce laser émet-­‐il ? Justifier. La longeur d’onde de la lumière émise par ce laser 𝜆 = 0,248µμm = 248nm < 400 nm , elle n’est donc pas visible Car elle appartient au domaine des U.V ultraviolets b) Pourquoi peut-­‐on affirmer qu’un rayonnement laser n’est pas produit par une source à incandescence ? Une source à incandescence émettrait une lumière dont le spectre et continu donc polychromatique, or un laser émet une lumière monochromatique c) Quelle devrait être la température d’une source thermique capable d’émettre un rayonnement dont l’intensité maximale a comme longueur d’onde λ!"# = 0,248 µμm ? La température d’une source thermique qui émettrait une lumière dont la longueur d’onde de la radiation la plus intense λ!"# est déterminée par la loi de Wien C
λ!"# = 𝑇
où C est la constante de Wien 𝐶 = 2,90. 10!! m.K d’où C
T = λ!"#
2,90. 10!!
𝑇=
248. 10!!
!
𝑇 = 11,7. 10 𝐾 d) Représenter sans souci d’échelle sur une même figure, les profils spectraux de cette source thermique et celle du laser KrF en les représentant l’une au-­‐dessus de l’autre Profils spectraux du laser( 𝜆 = 248nm ) et de la source thermique (𝜆!"# = 248nm III. Se méfier des couleurs 2 2 3 2 Un poivron vert et un poivron jaune sont éclairés par une lumière blanche composée de trois lumières colorées primaires. 1) De quelle couleur sont ces trois lumières primaires ? La lumière blanche est obtenue par superposition des lumières colorées primaires Rouge , Verte et Bleue 2) De quel type de synthèse additive ou soustractive a permis d’obtenir la lumière blanche qui éclaire les poivrons ? justifier La couleur blanche de la lumière produite par ces trois sources résulte de la superposition de trois lumières colorées, elle est donc obtenue par synthèse additive 1 2 On intercale ensuite un filtre vert entre la source de lumière blanche et les poivrons. 3) Quelles sont les couleurs des lumières absorbées par le filtre vert ? Un filtre Vert absorbe les lumières composantes de la couleur Magenta, complémentaire du Vert, soit : la lumière Rouge et lumière Bleue 4) Quel type de synthèse de couleur permet d’obtenir ce filtre vert ? justifier La lumière transmise par le filtre Vert, résulte de l’absorption des lumières bleue et rouge ; un filtre vert réalise une synthèse soustractive 5) Peut-­‐on distinguer le poivron vert du poivron jaune lorsqu'ils sont éclairés par de la lumière de couleur verte ?justifier. Le poivron vert peut diffuser la lumière verte, éclairé en lumière verte ; il apparaitra vert Le poivron jaune peut diffuser de la lumière rouge et de la lumière vert, car il absorbe la lumière de couleur complémentaire du jaune (le bleu) , éclairé en lumière verte il diffusera la lumière de couleur verte et absorbe la lumière rouge qu’il reçoit : il apparaîtra donc vert on ne peut donc pas distinguer les deux poivrons, s’ils sont éclairés en lumière verte La vision de la couleur chez l'être humain est basée sur le principe de la trichromie. 2 2 2 6) Expliquer ce principe en citant notamment les cellules de l’œil responsables de la vision en couleur. Toutes les sensations colorées de l’œil humain résultent des cellules photo-­‐réceptrices appelées cônes qui se 2 divisent en trois types ; selon leur sensibilité au trois lumières colorées primaires Rouge , verte et Bleu. L’œil peut percevoir toutes les nuances de couleurs par un dosage de ces trois lumières colorées primaires 7) Expliquer ce qu'est le daltonisme. (sans citer tous les types de daltonismes possibles) Le daltonisme est une affection de l’œil qui altère la perception des couleurs elle est due à un 2 dysfonctionnement d’un ou plusieurs type de cônes 8) Un daltonien n'arrive pas à différentier le poivron vert du poivron jaune lorsqu'ils sont éclairés en lumière blanche. Expliquer précisément l’origine de l’anomalie dont il est-­‐il atteint ? S’il ne fait pas la différence entre ces deux couleurs, cela signifie qu’il les voit avec la même couleur Alors que ces deux objets diffusent des lumières colorées différentes. 2 La lumière verte est perçue par les cônes "vert", la lumière jaune est perçue par les cônes rouge et vert Il est possible que les cônes sensibles au rouge ne fonctionnent plus, dès lors au cours de l’observation des deux poivrons seuls les cônes verts serait actifs ainsi les poivrons apparaissent tous deux verts Lien sur les différents types de daltonisme III. Trouver la position d’une lentille Une lentille convergente donne d'un objet AB une image A'B' renversée et deux fois plus grande que l'objet. Donnée : Formule du grandissement : 𝛾 =
Formule de conjugaison : 1
OA'
−
!!!!
1
OA
!"
=
=
1
OF '
!"!
!"
=C 1) Quelle est la valeur du grandissement? Le grandissement est égal à −2 puisque l'image est renversée et deux fois plus grande que l'objet. γ =
OA'
= −2 OA
2) L'objet AB est placé à 12 cm de la lentille. Déterminer à quelle distance de la lentille se forme l’image OA = −12 cm d’où 𝑂𝐴! = −2×𝑂𝐴 = 24 cm 2 2 3) En appliquant la formule de conjugaison, déterminer la distance focale f' de la lentille. 1
1
1
; =
−
f ' OA' OA
1
𝑓! = 1
𝑂𝐴
!
𝑓 =
1
′
− 𝑂𝐴
1
1
1
− −12
24
1
𝑓! =
1
1
+
24
12
𝑓 ! = 8 cm 4) Déterminer la vergence de la lentille !
𝐶 = 𝑓 ! = 0,08 𝑚 et donc !!
𝐶=
!
!,!"
3 = 12,5 𝛿 2