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 .
