Aurélie 09/06/11
 

 

    La lumière dans les albums de Tintin : bac L Amérique du Nord 2011.


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Document 1.
Une loupe concentre en un point les rayons du soleil. Dans l'album " le temple du soleil", une loupe de grand diamètre concentre ces rayons vers le bûcher sur lequel sont attachés Tintin, le capitaine Haddock et le professeur Tournesol.... mais ils sont sauvés par une éclipse.
La loupe est aussi l'accessoire du détective : dans " le secret de la Licorne" l'un des Dupond enflamme le fond de son pantalon en tenant la sienne un peu trop près du dit endroit... L'effet comique est réussi.
Les verres correcteurs de vue sont également des lentilles, cependant les verres des lunettes du professeur Tournesol ne servent pas de loupe dans les albums de Tintin.
Les deux schémas ci-dessous représentent les rayons lumineux qui arrivent sur une lentille, parallèlement à l'axe optique.
Reproduire les deux schémas en représentant les rayons qui émergent de la lentille ; préciser la nature convergente ou divergente de la lentille.

Une loupe est-elle une lentille convergente ou divergente ? Justifier en relevant une information dans le document 1.
" Une loupe concentre en un point les rayons du soleil."
Une loupe est une lentille convergente.





On schématise un oeil normal comme le montre le schéma 1.
Le schéma 2 montre la marche de deux rayons lumineux issus d'un point objet à l'infini et pénétrant dans un oeil normal. Le schéma 3 montre la marche de deux rayons lumineux issus d'un point objet à l'infini et pénétrant dans un oeil myope.



Attribuer une légende aux lettres A et B du schéma 1.
A : cristallin jouant le rôle d'une lentille convergente.
B : une image nette se forme sur la rétine.
L'oeil myope est-il trop ou trop peu convergent pour permettre la vision nette d'un objet lointain ? Justifier à l'aide du schéma 3.
L'image d'un objet lointain, donné par un oeil myope, se forme devant la rétine. L'oeil myope est donc trop convergent. L'image n'est pas nette.
Quel type de verre permet de corriger la myopie ? En conséquence, si le professeur Tournesol est myope, peut-on utiliser un verre de ses lunettes en tant que loupe ?
Pour corriger la myopie, on utilise des lentilles divergentes.
Une loupe est constituée d'une lentille convergente : les verres du professeur Tournesol ne peuvent donc pas convenir.
Pour observer des objets de près, la vergence de l'oeil se modifie afin que les images se forment sur la rétine.
Comment nomme t-on ce phénomène ?
L'oeil accommode ( accommodation ). Des muscles modifient le rayon de courbure du cristallin : la vergence de l'oeil change.
Où l'image tendrait-elle à se former par rapport à la rétine si la vergence n'était pas modifiée ?
Si la vergence de l'oeil n'était pas modifiée, l'image se formerait derrière la rétine.
Un oeil normal, dont le cristallin est initialement au repos, est placé dans les situations successives suivantes :
1. il regarde un point objet M proche, sans avoir le temps d'accommoder. D.
2. puis, après avoir accomodé, une image nette se forme sur la rétine. C.
3. le regard se porte ensuite sur un point objet S, très éloigné, sans relâchement de l'accommodation. B.
4. enfin l'oeil n'accommode plus et voit nettement l'objet S situé au loin. A.
Ces quatre situations sont représentées sur les schémas suivants ; la partie grise représente le cristallin de l'oeil.

 




On schématise le cristallin de l'oeil par une lentille.

Quelles lentilles A, B, C ou D peuvent modéliser le cristallin respectivement lorsque l'oeil observe un objet lointain, puis lorsque l'oeil observe un objet proche de lui ?
Lorsque l'oeil accomode on observe que :
- le cristallin se bombe, rendant le système optique de l'oeil plus convergent. (B).
Observation d'un objet lointain, sans accommodation : A.
C, D sont des lentilles divergentes : elles ne peuvent pas modéliser le cristallin.
Avec l'âge, le cristallin perd de sa souplesse et la modification de la vergence devient difficile.
Comment nomme t-on se défaut de vision ?
La presbytie.
Quel type de verre permet de corriger ce défaut ?
La presbytie est corrigée par des verres convergents.
En conséquence, si le proffesseur Tournesol est victime de ce défaut, peut-on utiliser un verre de ces lunettes en tant que loupe ?
La presbytie étant corrigée par des verres convergents, ces derniers peuvent être utilisés en tant que loupe.

Document 2.
Au cours de ses voyages, Tintin s'aventure parfois dans le désert. Il est sujet au célèbre mirage de l'oasis dans l'album " les cigares du pharaon". Il aperçoit au loin une étendue bleue sur le sol. De l'eau ! Mais en s'approchant, il trouve simplement un panneau " attention  mirage dangereux à 100 m ".
Dans "Tintin au pays de l'or noir", les Dupond vivent la même illusion et plongent carrément dans le sable. Ce type de mirage peut s'expliquer par une cause liée à la lumière :
Rappelons que lorsqu'un rayon lumineux passe de l'eau dans l'air, il est dévié de la ligne droite. Le cerveau étant conditionné à la propagation rectiligne de la lumière, un objet au fond de l'eau observé depuis l'extérieur de l'eau semble être moins profond qu'il ne l'est en réalité.
La déviation des rayons lumineux ne s'observe pas juste quand la lumière passe de l'eau dans l'air, elle s'observe aussi lors de son passage da toute matière transparente dans une autre. Dans le désert, le sol est très chaud et réchauffe l'air autour de lui. On trouve donc des couches d'air très chaudes près du sol, puis lorsqu'on s'en éloigne, des couches d'air dont la température diminue. Ces couches d'air se comportent comme autant de matière transparentes différentes. Les rayons lumineux bleus issus du ciel subissent de légères modifications de trajectoirebtout au long de la descente vers le sol. Le résultat donne une trajectoire courbe, c'est pourquoi Tintin ou les Dupond observent une étendue bleue sur le sable, comme le montre l'image ci-dessous.








Image Hachette éducation.

Comment nomme t-on le phénomène à l'origine de la déviation d'un rayon lumineux lors du passage d'une matière transparente à une autre ?
La réfraction.
Parmi les trois schémas suivants, lequel illustre les informations du document 2 relatives à la vision des objets se trouvant dans l'eau ?

un objet au fond de l'eau observé depuis l'extérieur de l'eau semble être moins profond qu'il ne l'est en réalité.
lorsqu'un rayon lumineux passe de l'eau dans l'air, il est dévié de la ligne droite. Schéma A.
Dans le mirage de l'oasis, la lumière bleue issue du ciel pénètre dans l'oeil après avoir suivi une trajectoire courbe.
Expliquer, en vous appuyant sur le document 2, pourquoi l'observateur perçoit dans ce cas la lumière comme venant du sol.
"Le cerveau étant conditionné à la propagation rectiligne de la lumière"



Document 3.
Dans l'album " les sept boules de cristal", Tintin et haddock roulent sous la pluie dans une voiture décapotable. Ils pasent beaucoup de temps pour débloquer la capote, mais bien sûr, leurs efforts ne sont récompensés que lorsque la pluie cesse et qu'apparaît un magnifique arc en ciel... La formation d'un arc en ciel s'explique par le caractère polychromatique de la lumière du soleil : les gouttes d'eau dans l'atmosphère réalisent sa décomposition. Une expérience avec une lampe et un prisme permet d'observer un phénomène similaire : la décomposition de la lumière se traduit par l'apparition sur un écran d'une tache lumineuse contenant côte à côte toutes les couleurs de l'arc en ciel.
Quelles sont les couleurs des extrémités de l'arc en ciel ?
Le bleu violet et le rouge.

Dans l'expérience décrite dans le document 3, comment nomme t-on "la figure lumineuse" observée sur l'écran ? Quelle est la couleur de la lumière émise par la lampe ? Justifier.
On observe le spectre continu d'émission d'une lumière blanche émise par la lampe. La superposition de toutes les couleurs de l'arc en ciel donne une lumière blanche.






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