Plusieurs
techniques non invasives permettent aux chercheurs du laboratoire de
recherche des musées de France (LMRF) d’analyser les oeuvres d’art : la
photographie et la radiographie sous rayons X en
font partie.
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La
photographie.
Trois types de photographie peuvent être mis en place. Une oeuvre est
photographiée en lumière «blanche». Un cliché est ensuite effectué dans
l’infrarouge. Vient ensuite la photographie sous ultraviolet.
Quelles
sont les valeurs des longueurs d’onde de la lumière dans le vide
considérées comme limites du spectre visible ?
400 nm - 800 nm.
Le photographe se place à une distance de 2,30 mètres d’un
tableau. Il utilise un appareil muni d’un objectif de focale 50 mm et
d’une pellicule 24x36. Lors de cette prise de vue,
calculer
la valeur de la distance qui sépare l’objectif de l’image nette du
tableau.
Cette prise de vue nécessite une mise au point. Expliquer
le rôle
de la mise au point.
La mise au point est
faite sur le tableau que l’on photographie. L'image doit être nette.
Une grande
profondeur de champ est-elle nécessaire lors de cette
photographie ? Expliquer.
La profondeur de champ sera faible car l'objet à photographié est plan.
Donner
les noms des trois paramètres ayant une influence sur la
profondeur de champ.
La profondeur de
champ désigne l'espace qui sera net lors de la prise de vue.
La distance de mise au point (d), la focale (F) et l’ouverture du
diaphragme influencent la profondeur de champ.
Pour cette prise de vue en
mode automatique, l’appareil
photographique choisit les réglages suivants : (nombre d’ouverture égal
à 8 et temps de pose égal
à 60 ). Le photographe règle maintenant manuellement l’appareil sur le
couple (4 ;
60).
Quelle
sera la conséquence de ce réglage sur la profondeur de
champ ?
Si le nombre d'ouverture diminue, la profondeur de champ diminue.
Comment
sera le cliché en regard de l’exposition à la lumière ?
L'énergie lumineuse reçue est proportionnelle au temps de pose tp et au carré de l'inverse du nombre d'ouverture N O : E = tp / N O2.
Le temps de pose reste le même et le nombre d'ouverture est divisé par deux. L'énergie lumineuse reçue va donc augmenter.
Que
permet de mettre en évidence d’une part la photographie en
infrarouge et d’autre part la photographie en ultraviolet ?
L'imagerie en
fluorescence d'ultraviolet (UV) exploite les propriétés de
fluorescence du vernis ; elle rend visible les repeints de surface.
L'infrarouge permet d'étudier les différentes étapes de l'élaboration d'une œuvre.
En utilisant les limites du domaine des longueurs d’onde de la
lumière visible, situer les
rayonnements ultraviolet et infrarouge par
rapport à ce domaine.
Le rayonnement utilisé maintenant lors
d’un type de photographie a
une longueur d’onde égale à 350 nm.
Déterminer
la fréquence de ce rayonnement.
f = c / l
= 3,00 108 /(350 10-9)
=8,57 1014 Hz.
Déterminer
l’énergie E transportée par un photon de ce rayonnement.
E = h f = 6,62 10-34
*8,57 1014 =5,67
10-19 J.
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.
La radiographie enregistre l'image
formée par des rayons X qui sont plus ou moins absorbés lorsqu'ils
traversent un objet. On obtient ainsi en même temps une représentation
d’une part de la constitution
interne (structure, armatures, assemblages, ...) et d’autre part de
l'épiderme des tableaux ou des objets étudiés (lacunes de polychromie
ancienne recouvertes ultérieurement, compositions superposées, ...).
Recopier
et compléter les quatre phrases suivantes en utilisant le vocabulaire
donné cidessous.:
Les Rayons X sont des ondes électromagnétiques
comme les infrarouges
et les ultraviolets.
Ils se propagent à la même vitesse que la lumière
et ces ondes sont porteuses de corpuscules appelés photons.
L’absorption des rayons X dépend de deux paramètres : l’épaisseur
traversée et le numéro atomique Z de l’élément constituant la matière.
Plus l’épaisseur de la matière est importante, plus
les rayons X sont absorbés.
Pour une même épaisseur traversée, l’absorption des rayons X diminue,
si le numéro atomique de l’élément diminue.
Vocabulaire donné : ultraviolets ; lumière ; électromagnétiques ;
diminue ; photons ; plus ; infrarouges.
Le rouge vermillon ( HgS ) et l’alizarine  sont deux pigments rouges.
Donner
la définition d’un pigment.
Les pigments
sont des substances insolubles dans le
milieu qu'elles colorent, contrairement aux colorants qui eux y sont solubles.
Donner
l’origine minérale ou organique de chacun de ces deux pigments.
Justifier.
Le rouge vermillon ( HgS ) est
d'origine minérale ; l'alizarine d'origine organique ( grand nombre
d'atome de carbone dans la molécule ).
Quels
éléments structuraux de la molécule d’alizarine, justifient qu’elle
soit colorée ?
La molécule d'alizarine est plane et possède un grand nombre de double
liaisons conjuguées.
Pourquoi
l’alizarine absorbe-t-elle moins les rayons X que le vermillon
?
L'alizarine est composée d'atome de carbone, d'oxygène et d'hydrogène,
aotmes de faible numéro atomique.
Le vermillon possède des atomes de mercure de numéro atomique élévé.
L'absorption des RX est plus forte pour les éléments de
numéro atomique élevé.
La radiographie permet également de révéler la présence d’autres
pigments comme par exemple le blanc de plomb ou le jaune de plomb et
d’étain.
Ces
pigments vont-ils correspondre aux parties les plus claires ou les plus
sombres de la radiographie ? Justifier.
Ces pigments possédent des éléments à numéro atomique élévé : ils
absorbent fortement les RX. Le film est moins impressionné. Ils
correspondent donc aux parties claires de la radiographie.
Oeil et télévision.
OEil
et télévision (3 points)
La télévision est la transmission à distance d’images animées. Elle est
rendue possible grâce à deux propriétés optiques de l’oeil : la
persistance rétinienne et le pouvoir séparateur.
Expliquer
ce que signifie « la persistance rétinienne ».
Si l'oeil qui regarde l'étoile se tourne rapidement de la partie
opposée, il lui semblera que cette étoile se compose en une ligne
courbe enflammée. Et cela arrive parce que cette impression de l'éclat
de l'étoile persiste plus longtemps dans la pupille que n'a fait le
temps de son mouvement.
Le pouvoir séparateur est le
plus petit angle séparant deux points que l’on parvient à voir
distincts l’un de l’autre. Pour un oeil normal cet angle α est égal à
3,0 x10-4 rad.
Sachant que deux lignes horizontales d’un écran de télévision sont
séparées l’une de l’autre d’une distance AB égale à 0,7 mm,
calculer
la distance minimale D à laquelle doit se placer le spectateur pour ne
plus pouvoir les distinguer.
a
~AB / D ; D = AB / a
= 0,7 10-3 / (3,0 10-4)
=2,3 m.
La télévision couleur
L’écran de télévision est constitué de pixels eux-mêmes formés par
trois luminophores de couleur : rouge, vert et bleu.
Sur
quelle synthèse repose l’obtention des couleurs présentes sur l’écran
de télévision ?
Synthèse additive.
Si l’on attribue la valeur 100 pour exprimer la luminosité maximale
d’un luminophore, donner la
teinte de chacun des pixels A, B, C, D ci-dessous.
| Rouge |
Vert |
Bleu |
Pixel |
| 100 |
100 |
0 |
A (
jaune ) |
| 100 |
100 |
100 |
B (blanc) |
| 0 |
0 |
100 |
C ( Bleu
) |
| 0 |
0 |
0 |
D ( noir
) |
Peintures et matières
plastiques.
La caséine est la protéine principale du lait. Elle est utilisée comme
liant de peinture. Elle entre également dans la fabrication de la
galalithe. La galalithe a été une des premières matières plastiques
d’usage industriel beaucoup utilisée au début du XXème siècle. La
galalithe, dure et soyeuse, se travaille comme la corne et a un aspect
proche de l'ivoire.
Quel
est le rôle d’un liant ? Donner
deux autres exemples de liants.
Le
liant joue le rôle de collee : les grains sont liés entre eux
et sur le support.
Exemples :
huile de lin, résines glycérophtaliques.
Citer
deux autres constituants d’une peinture.
Adjuvant, colorants et pigments.
Une matière
plastique est constituée d’un polymère et d’adjuvants.
Qu’est-ce
qu’un polymère ?
Macromolécule, organique ou inorganique, constituée de l'enchaînement
répété d'un même motif.
Quel est
le rôle d’un adjuvant ? Donner deux exemples.
Adjuvant
: produit ajouter à un autre pour en renforcer l'action. Des
sels de cobalt sont des siccatifs. Des poudre minérales,
baryte, talc.
Quel type
de réaction de polymérisation permet d’obtenir le polyéthylène
?
Polyaddition.
Ecrire
l’équation de la réaction de polymérisation du polyéthylène.
n CH2=CH2 --->
...[CH2---CH2 ]... n
fois.
Montrer
que la masse molaire du monomère présent dans le polyéthylène est égale
à 28 g.mol-1.
M(CH2=CH2) = 12+2+12+2 = 28 g/mol.
La masse d’un polymère est de 280 kg.mol-1. En déduire
l’indice de polymérisation n de ce polymère.
n = 280 103 / 28 = 1,0 104.
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