Aurélie 30/06/10
 

 

Ondes électromagnétiques, la photographie, matières plastiques, polymères, pigments et colorants : bac STi arts appliqués  2010

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Ondes électromagnétiques.
La diffractométrie aux RX est une technique qui permet l'identification des pigments picturaux qui contiennent des atomes lourds comme le plomb, le fer, le cuivre... Les RX sont également utilisés pour l'étude des structures en profondeur des tableaux. L'ingénieur italien Maurizio Seracini a beaucoup utilisé ce rayonnement pour chercher dans le Palazzo vechio de Florence le fameux tableau disparu de Léonard de Vinci " la bataille d'Anghiari".
Citer deux caractéristiques communes à toutes les ondes électromagnétiques.
Les ondes électromagnétiques se propagent dans le vide à la célérité c = 3,0 108 m/s.
Les ondes électromagnétiques  transportent de l'énergie E = h v, avec v la fréquence caractéristique de l'onde.
Reproduire l'axe ci-dessous et noter dans les cases les ondes électromagnétiques qui conviennent.

Exprimer la fréquence v en fonction de la longueur d'onde l.
v = c / l.
Les rayons X ont une longueur d'onde moyenne l = 0,0560 nm.
Calculer la fréquence puis la période T du rayonnement X utilisé.
v = c / l = 3,00 108 / 0,0560 10-9 =5,36 1018 Hz ; T = 1 / 5,36 1018 = 1,97 10-19 s.



Quelle est l'énergie électromagnétique E transportée par un photon X ?
E = h v = 6,63 10-34 *
5,36 1018 =3,55 10-15 J.
Parmi les ondes électromagnétiques citées dans le texte, quelle est celle qui permet d'étudier les essais sous-jacents au crayon ou au fusain réalisés par le peintre ?
"
Les RX sont également utilisés pour l'étude des structures en profondeur des tableaux".
Quelle est celle qui permet de détecter les repeints sur un tableau ?
L'imagerie en fluorescence d'ultraviolet (UV)  exploite les propriétés de fluorescence du vernis ; elle rend visible les repeints de surface.
 

La photographie.
Un appareil photographique est équipé d'un zoom 35-110 mm supposé adaptabe sur un boîtier argentique comme sur un boîtier numérique. Il est muni de deux bagues :
Nombre d'ouverture N
32
22
16
11
8
5,6
4
temps d'exposition T
15
30
60
125
250
500
1000
L'appareil argentique est utilisé avec un film 24 x 36 mm et le numérique possède un capteur CCD dont les dimensions sont 23,7 x 15,7 mm et affiche 6 MP.
Comparaisons entre récepteurs : oeil, appareil argentique, appareil numérique.
Indiquer les mots manquants.

oeil
appareil argentique
appareil numérique
récepteur de l'image
rétine
pellicule
capteur CCD
éléments photosensibles
cônes / bâtonnets
sels d'argent
phototransistor

Que signifie les termes 35-110 et 6MP ?
35 -110 : c'est un zoom dont les focales s'étendent de 35 mm à 110 mm.
6 MP : 6 méga pixels. (
le préfixe méga indique une valeur de 1024 x 1024 ).
Le photographe réalise une prise de vue d'un tableau carré de hauteur AB = 1,80 m situé à la distance OA = 10,0 m de l'objectif. Il utilise un zoom de focale OF' = 110 mm.
  Calculer la position de l'image OA' et la hauteur de l'image A'B' en mm.

L'angle du champ a ( en degrés) est donné par la relation : tan a = L / (2OF') où L est la diagonale du récepteur ( film ou capteur CCD).
Calculer le champ de l'objectif pour un zoom maximal lorsqu'il est utilisé avec le boîtier numérique.
On calcule L à l'aide du théorème de Pythagore : L2 = 23,72 +15,72 =808,18 ; L = 28,43 mm
tan a = 28,43 / 220 =0,129 ; a = 7,36 ~7,4°.
Pour la prise de vue précédente, l'appareil indique un couple de valeurs (8 ; 60 ). Le photographe sélectionne le temps d'exposition 250.
Quel est le nouveau nombre d'ouverture N pour que la quantité de lumière dans l'appareil reste invariable ? Justifier.
N : Ouverture du diaphragme de l'objectif de l'appareil photo (nombre sans dimension);
T : Temps de pose ou vitesse d'obturation (secondes).
Les valeurs successives N : 1 - 1,4 - 2 - 2,8 - 4 - 5,6 - 8 - 11 - 16 - 22 - 32 conduisent, à chaque augmentation, à une multiplication par 2 de la quantité de lumière qui entre dans l'objectif de l'appareil photo.
Les valeurs succesives T : ..., 2s, 1s, 1/2s, 1/4s, 1/8s, 1/15s, 1/30s, 1/60s, 1/125s, 1/250s, 1/500s, 1/1000s...conduisent, à chaque diminution, à une division par 2 de la quantité de lumière qui passe vers le capteur.
en passant de 1/60 s à 1/250 s  la quantité de lumière qui passe vers le capteur est divisée par 4. Le nombre d'ouverture doit donc être multiplié par 4 ( 8*4 = 32)

Citer un avantage et un inconvénient : de la photo argentique et de la photo numérique.
Photo numérique : on visualise immédiatement l'image: si l’image ne plaît pas, on l'efface ; cela ne coûte rien puisqu’on ne gâche pas de film.
Il n'y a pas de négatif, il faut donc penser à faire de nombreuses sauvegades du support numérique.
Photo argentique : le développement est assez complexe et couteux ; les photos argentiques sur papier se dégradent avec le temps.
Avantage de la photographie argentique : qualité de la photo après développement, ainsi que l'agrandissement de celles-ci.

On compare deux films argentiques : le premier un ISO100, le deuxième un ISO 400.
Quel film possède le plus gros grains d'halogénure d'argent ?
Plus l'émulsion est sensible ( ISO 400), plus le grain est fin et important. ISO100 possède les plus gros grains.
Quel est le film le plus sensible ?
Les valeurs ISO sont proportionnelles à la sensibilité : un film ISO 400 est quatre fois plus sensible qu'un film ISO 100.
Quel est le film qui possède la meilleur définition d'image ?
La meilleur définition d'image doit séparer les détails les plus fins ; le film doit posséder un grand nombre de grains fins.( ISO 400)





Matières plastiques et polymères.
Le Coolmax est un textile préparé à partir de fibres polyester. La principale caractéristique de la fibre est sa section à rainures. Ces dernières évacuent l'humidité par capillarité. Il est utilisé pour fabriquer des vétements de sport. Le motif du polymère de cette fibre est donnée.
Entourer le groupe fonctionnel qui lui vaut l'appellation de polyester.

Par quel type de polymérisation obtient-on ce polymère ? Quelle différence fait-on entre matière plastique et polymère ?
Polycondensation entre un diacide carboxylique et un diiol.
Un polymère est construit à partir de plusieurs monmères ; un plastique est un ensemble de polymères.

Un plastique désigne un mélange contenant un produit de base, le polymère ; ce mélange peut être moulé à chaud, sous pression afin de fabriquer un objet.
Donner les deux formules semi-développées des monomères qui permettent d'obtenir ce polyester. Nommer les groupes caractéristiques de chacun d'eux.

Ecrire l'équation bilan de la réaction avec n monomères de chaque type sachant qu'il s'élimine une molécule d'eau.

La formule brute du motif est C10H8O4.
Calculer l'indice de polymèrisation moyen d'un polyester Coolmax dont la masse molaire est de 384 kg /mol.
Masse molaire du monomère : M = 10*12+8*4*16 = 192 g/mol.
Indice de polymérisation : 384000/192 = 2000.






Pigments, colorants et peintures.
  Indiquer les noms manquants dans le texte ci-dessous :
Les matières colorantes sont les pigments et les colorants. Les 
pigments sont des substances insolubles dans le milieu qu'elles colorent, contrairement aux colorants qui eux y sont solubles.
La grande majorité des pigments est d'origine  minéral tandis que les colorants sont plutôt d'origine végétal.
Les pigments sont plutôt des petites molécules qui contiennent des éléments métalliques tandis que les colorants sont des molécules de grandes dimensions qui sont caractérisées par une succession de simples et de doubles liaisons formant un système conjugué. Les colorants doivent leur couleur à la présence de groupes spécifiques insaturés ( possédant des doubles liaisons ), linéaires ou cycliques : les chromophores dont l'assemblage permet la délocalisation des électrons sur toute la molécule. Cette propriété permet à la molécule d'absorber sélectivement certaines plages de longueurs d'ondes du spectre électromagnétique justifiant ainsi son utilisation.
Parmi les substances représentées par les formules ci-dessou, indiquer celles qui correspondent à des colorants et celles qui correspondent à des pigments. Justifier à partir du texte ci-dessus.

B et C sont des pigments : petites structures possédant des éléments métalliques Pb et Zn.
A et D sont des colorants : grande molécule possédant des systèmes conjugués de grande dimension.
La molécule ci-dessous correspond à un colorant alimentaire très connu.

Entourer l'assemblage chromophore.

Cette molécule possède une longueur d'onde maximale d'absorption située dans le cyan à 495 nm.
Quelle est la couleur de ce colorant ?
Ce colorant a la couleur complémentaire du cyan, c'est à dire le rouge.
Indiquer sans justifier la (les) bonne(s) réponse(s).
- une peinture apparaît verte lorsqu'elle est éclairée en lumière blanche car :
elle absorbe le vert (Faux) ; elle diffuse le vert ( Vrai)  ;  elle aborbe le rouge et le bleu. (Vrai ).
- une peinture apparaît magenta lorsqu'elle est éclairée en lumière blanche car :
elle absorbe le vert (Vrai) ; elle diffuse le rouge et le bleu ( Vrai)  ;  elle aborbe le rouge et le vert. (Faux ).
- on mélange dans les mêmes proportions sous la lumière blanche une peinture verte et une peinture magenta. Le mélange résultant paraît :
vert ;  bleu ;  blanc ; noir ( vrai).
- on mélange dans les mêmes proportions sous la lumière blanche une peinture jaune et une peinture cyan. Le mélange résultant paraît : vert ( vrai);  bleu ;  blanc ; noir .







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