Exercices




Pour s'entraîner

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Comprendre les attendus

26
Des billes magiques

APP : Maîtriser le vocabulaire

On considère deux billes, une de couleur cyan et une de couleur magenta (lorsqu’elles sont éclairées en lumière blanche). On possède une source de lumière blanche et des filtres colorés bleu, vert et rouge. On pose les billes sur un fond noir.

Des billes magiques
Des billes magiques

1. Si on positionne un filtre rouge devant la source de lumière blanche, de quelle couleur vont apparaître les billes ?


2. Quel filtre faut-il utiliser pour avoir les billes de la même couleur ?


3. Comment éclairer les billes pour faire disparaître la bille magenta ?


4. Est-il possible de faire disparaître les deux billes en même temps ?


Détails du barème
TOTAL /7 pts

0,5 pt
1. Identifier la couleur obtenue grâce au filtre.
0,5 pt
1. Identifier la synthèse soustractive.
1 pt
1. Utiliser correctement la synthèse soustractive.
1 pt
2. Les billes doivent diffuser la même couleur.
1 pt
2. Identifier correctement la couleur diffusée commune.
1,5 pt
3. La bille disparaît si l’on ne peut pas la distinguer du fond.
1 pt
4. Vérifier la lumière absorbée par chaque bille et conclure.
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24
Une histoire d’éclairage en QCM

RAI/ANA : Utiliser des observations

Un objet est éclairé en lumière blanche et apparaît bleu.

1. Donner la bonne réponse.




2. Eclairé en lumière cyan, ce même objet apparaît :




3. Pour qu’il apparaisse noir, il faut l’éclairer avec de la lumière :



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25
Match retour France-Allemagne

REA : Mettre en oeuvre un protocole

Sur un écran géant les drapeaux de la France et de l’Allemagne sont affichés.

Comment obtenir ces deux drapeaux sur un écran géant avec des pixels composés de trois couleurs ?
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29
Démonstration du grandissement

MATH : Utiliser des outils mathématiques

On exploite le schéma ci-dessous.
Les conventions sont celles utilisées dans le cours.

Démonstration du grandissement

1. Rappeler la relation de grandissement à l’aide des longueurs algébriques AB\overline{\mathrm{AB}} et AB.\overline{\mathrm{A}^{\prime} \mathrm{B}^{\prime}}.


2. Que peut-on dire des segments [AB][\mathrm{AB}] et [AB][\mathrm{A}^{\prime} \mathrm{B}^{\prime}] ?


3. En utilisant le théorème de Thalès donner la deuxième version de la formule du grandissement.
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23
Modélisation de l’œil

MATH : Utiliser des outils mathématiques

On cherche à modéliser un œil au laboratoire avec une simple lentille mince convergente de distance focale f=f^{\prime}= 15 cm et avec un écran. Pour un objet situé à 37,5 cm de la lentille, une image nette se forme sur l’écran.

Modélisation de l’œil

1. Préciser quelles parties de l’œil réel sont modélisées par la lentille et par l’écran.


2. À l’aide de la relation de conjugaison, déterminer le diamètre de cet œil ainsi modélisé.


3. Faire un schéma normalisé de la situation à l'échelle 1/5, 1 carreau sur GeoGebra équivaut à 5 cm en réalité.
Lancer le module Geogebra

4. Expliquer pourquoi dans un œil réel, la relation de conjugaison donnée dans le cours n’est pas applicable pour déterminer la position de l’image.
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27
Quelle est cette lentille ?

MATH : Utiliser des outils mathématiques

Une lentille forme sur un écran l’image d’un objet de hauteur 10,0 m. Cet objet se trouve à 50,0 m de la lentille. La taille de l’image obtenue est de 1,11 m.

1. Déterminer la position de l’image par rapport à la lentille.


2. Déterminer la distance focale de cette lentille.


3. À quelle distance de la lentille doit être l’objet pour que l’écran soit à 2,00 m de la lentille ?
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28
Où est l’image ?

MATH : Utiliser des outils mathématiques

Un objet réel est situé à 15 cm d’une lentille convergente de distance focale f=f^{\prime}= 20 cm.

1. À quelle distance du point focal objet se situe l’objet ?


2. À quelle distance de la lentille se trouve l’image ? Est-elle réelle ?


3. À quel instrument d’optique courant cette situation correspond-elle ?
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30
Au concert

APP : Extraire l’information

Un concert

Trois musiciens sont sur une scène. Chacun d’eux porte un costume de couleur différente : un cyan (C), un jaune (J) et un vert (V). Ils sont éclairés par trois spots lumineux indépendants, chacun étant d’une couleur primaire différente.

1. Comment apparaissent-ils en lumière blanche ?


2. Comment faire disparaître uniquement V ? De quelle couleur apparaissent les deux autres musiciens ?


3. Est-il possible de faire disparaître J sans faire disparaître C ? Comment ?


4. Est-il possible de faire disparaître les trois musiciens ensemble ? Proposer deux solutions.
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31
Copie d'élève à commenter

Proposer une justification pour chaque erreur relevée par le correcteur.

1. Une lentille est convergente si elle a un foyer à droite d’elle.

2. Comme la distance focale de cette lentille convergente est de 2020 cm on a OF=10\xcancel{\text{OF}^{\prime}=10} cm.

3. On sait que OA=40\overline{\text{OA}}=-40 cm et OF=20\overline{\text{OF}}^{\prime}=20 cm.
On utilise la relation de conjugaison des lentilles convergentes :

1OA+1OA=1OF\xcancel{\dfrac{1}{\overline{\text{OA}^{\prime}}}+\dfrac{1}{\overline{\text{OA}}}=\dfrac{1}{\overline{\text{OF}^{\prime}}}}


On isole le terme recherché :

1OA=1OF1OA\xcancel{\dfrac{1}{\overline{\text{OA}^{\prime}}}=\dfrac{1}{\overline{\text{OF}^{\prime}}}-\dfrac{1}{\overline{\text{OA}}}}

1OA=120140\xcancel{\dfrac{1}{\overline{\text{OA}^{\prime}}}=\dfrac{1}{20}-\dfrac{1}{40}}

1OA=140\xcancel{\dfrac{1}{\overline{\text{OA}^{\prime}}}=\dfrac{1}{40}}

OA=40\xcancel{\overline{\text{OA}^{\prime}}=40} cm

4. La relation de grandissement est γ=OAOA.\xcancel{\gamma=\dfrac{\text{OA}^{\prime}}{\text{OA}}}.

On trouve γ=1\xcancel{\gamma = 1}
donc l’image est de la même taille que l’objet et droite.

5. L’image est de couleur blanche. Elle est donc le résultat du mélange de lumières rouge, verte et bleue.

6. Pour voir cette image de couleur cyan, il faut l’éclairer avec une lumière cyan.

7. Pour voir cette image noire, il faut l’éclairer avec une lumière noire.
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32
Vision en trichromie et feu rouge

RAI/ANA : Choisir un protocole

Un conducteur de voiture arrive à un feu tricolore. Il s’arrête car le feu est rouge. Son ami côté passager est daltonien. Le tableau ci-dessous présente des exemples de vision de couleurs de la personne daltonienne.

Couleur perçue par un œil normal
Couleur perçue par le daltonien
Jaune
Vert
Magenta
Bleu


1. Déterminer quel est le cône qui ne fonctionne pas chez cette personne daltonienne.


2. Une personne daltonienne doit-elle retenir la couleur des feux ou la position des lumières pour bien s’arrêter ?


3. Si les trois feux (rouge, vert et orange) sont perçus éteints par la personne daltonienne, que doit-elle faire ?
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