une boule à neige interactive
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Physique-Chimie 1re Spécialité

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1. Constitution et transformations de la matière
Ch. 1
Composition chimique d'un système
Ch. 2
Composition chimique des solutions
Ch. 3
Évolution d'un système chimique
Ch. 4
Réactions d'oxydoréduction
Ch. 5
Détermination d'une quantité de matière par titrage
Livret Bac : Thème 1
Ch. 6
De la structure à la polarité d'une entité
Ch. 7
Interpréter les propriétés d’une espèce chimique
Ch. 8
Structure des entités organiques
Ch. 9
Synthèse d'espèces chimiques organiques
Ch. 10
Conversions d'énergie au cours d'une combustion
Livret Bac : Thème 1 bis
2. Mouvement et interactions
Ch. 11
Modélisation d'interactions fondamentales
Ch. 12
Description d'un fluide au repos
Ch. 13
Mouvement d'un système
Livret Bac : Thème 2
3. L'énergie, conversions et transferts
Ch. 14
Études énergétiques en électricité
Ch. 15
Études énergétiques en mécanique
Livret Bac : Thème 3
4. Ondes et signaux
Ch. 16
Ondes mécaniques
Ch. 17
Images et couleurs
Ch. 18
Modèles ondulatoire et particulaire de la lumière
Méthode
Fiches méthode
Fiche méthode compétences
Annexes
Thème 4
Exclusivité numérique
Sujet bac supplémentaire A

La convergence des couleurs

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Doc. 1
Les aberrations chromatiques

En optique, les aberrations chromatiques désignent les différences de mise au point observées pour des rayons lumineux de longueurs d'ondes \lambda différentes. Ce phénomène est dû à la dispersion de la lumière polychromatique à travers les milieux transparents dont l'indice n dépend de la longueur d'onde \lambda. Plus les rayons lumineux possèdent une courte longueur d'onde, plus la distance focale est courte. Les deux images ci-dessous illustrent le phénomène : en bas, une photographie montrant de fortes aberrations chromatiques ; en haut, une photographie équivalente obtenue en limitant ces aberrations.

Placeholder pour Les aberrations chromatiquesLes aberrations chromatiques
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Doc. 2
Relations de conjugaison et grandissement

Pour un système optique, on désigne par f^{\prime} la distance focale. Cette distance focale est liée aux distances algébriques objet-centre optique notée \overline{\mathrm{OA}} et image-centre optique du système notée \overline{\mathrm{OA}^{\prime}} par la relation dite de conjugaison :
\dfrac{1}{\overline{\mathrm{OA}^{\prime}}}-\dfrac{1}{\overline{\mathrm{OA}}}=\dfrac{1}{f^{\prime}}


D'autre part, on définit le grandissement \gamma par les rapports suivants :

\gamma=\dfrac{\overline{\mathrm{A}^{\prime} \mathrm{B}^{\prime}}}{\overline{\mathrm{AB}}}=\dfrac{\overline{\mathrm{OA}^{\prime}}}{\overline{\mathrm{OA}}}


Relations de conjugaison et grandissement
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Doc. 3
RLongueur d'onde et distance focale

Pour une lentille convergente symétrique, de rayon de courbure R et d'indice de réfraction n, la distance focale f^{\prime} correspond à :

f^{\prime}=\dfrac{R \cdot n_{\mathrm{air}}}{2\left(n-n_{\mathrm{air}}\right)}.


Longueurs d'onde
\lambda (nm)
650 540 480
Indice du verre n 1,666 1,674 1,681
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Doc. 4
Synthèse additive des couleurs

Synthèse additive des couleurs
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Données

  • Rayon de courbure de la lentille : R = 10,2 cm ;
  • Indice de réfraction de l'air : n_{\text{air}} = 1,00.
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Questions
On souhaite étudier les aberrations chromatiques d'une lentille convergente avec un verre fortement dispersif.

1. Calculer les trois distances focales de la lentille, notées f_{\text{r}}^{\prime}, f_{\text{v}}^{\prime} et f_{\text{b}}^{\prime} respectivement pour des rayons lumineux de couleur rouge à 650 nm, vert à 540 nm et bleu à 480 nm.


On réalise les projections successives de trois objets colorés sur un écran à travers la lentille convergente. Ces objets se trouvent à une distance de 10,0 m de la lentille.
On simplifie l'étude en considérant que la lumière blanche éclairant les objets n'est constituée que de trois composantes rouge, verte et bleue dont les longueurs d'ondes correspondent à celles évoquées dans le doc 3.

2. Quelles sont les deux longueurs d'ondes des rayonnements qui sont responsables de la couleur d'un objet jaune, celles responsables de la couleur d'un objet magenta et d'un objet cyan  ?


3. Pour chacun de ces trois objets, estimer l'écart de mise au point \Delta \overline{\mathrm{OA}^{\prime}} entre les composantes lumineuses qu'il diffuse. Pour quel objet cet écart est-il le plus important ?
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