Première partie – Représentation visuelle Chapitre 1 – … · Première partie –...

Ecole des Francs-Bourgeois Année 2016-2017

Première partie – Représentation visuelle

Chapitre 1 – L’œil et la vision

Compétences exigibles

• Un objet ne peut être vu que s’il émet ou diffuse de lalumière et que celle-ci pénètre dans l’œil ;

• Une lentille modifie le trajet de la lumière ;

• Il faut savoir reconnaître une lentille convergente ou di-vergente par une méthode au choix : par sa forme, par ladéviation produite par un faisceau de lumière parallèle,par effet de grossissement ou de réduction des objets ;

• Il faut connaître les symboles de représentation d’unelentille mince convergente ou divergente ;

• Il faut connaître les éléments caractéristiques d’une lentillemince : centre optique, axe optique, foyer ;

• Plus une lentille est bombée, plus elle est convergente ;• Il faut savoir reconnaître ou positionner les foyers image

et objet sur un schéma ;• Une lentille de vergence négative est divergente ; elle est

convergente si la vergence est positive ;• Il faut savoir construire l’image d’un objet donné par une

lentille convergente.


1 Les différentes conceptions historiques de la vision

Pourquoi dit-on « jeter un coup d’œil » ou « foudroyerdu regard » si ce n’est pas l’œil qui envoie ses rayons sur

l’objet qu’il explore ? Les bizarreries de la langue françaiserappellent une vieille controverse : comment fonctionne lavision ? Et quel est son « sens » : de l’œil à l’objet ou del’objet à l’œil ?

1.1 Une vieille dispute

La dispute scientifique remonte à l’Antiquité. En lice : deuxthéories, connues sous les noms d’intromission et d’émission.La première, assignant à l’œil un rôle passif, décrivait lephénomène de la vision par un quelque chose allant de l’ob-jet à l’œil. La seconde, octroyant à l’œil un rôle plus actif,expliquait la vision par un quelque chose allant de l’œil àl’objet.

La nature du quelque chose restait mal définie, dans un cascomme dans l’autre. Pour les philosophes atomistes Démo-crite (460-370 av. J.-C.) et Épicure (341-270 av. J.-C.),tous deux partisans de l’intromission, il s’agissait de simu-lacres, de fines enveloppes ou de minces effigies, les « eidola», qui se détachaient de la surface de l’objet et voltigeaient àla rencontre de l’observateur. Pour les mathématiciens Eu-clide (325-265 av. J.-C.) et Ptolémée (90-178 av. J.-C.),tenants de l’émission, des rayons visuels jaillissaient de lapupille pour partir à la rencontre de l’objet. Circulait égale-ment une théorie hybride, soutenue par Platon (428-347 av.J.-C.) dans sa Timée, expliquant la vision par la rencontredes émanations issues de l’objet avec le feu du flux visuel.

Pour les partisans de l’émission, l’existence d’un feu oculaireétait une croyance tenace, corroborée par l’observation de

l’œil des félins, qui luisait dans l’obscurité, et par l’existencede sensations lumineuses surgissant dans l’œil à l’occasiond’un choc ou d’un traumatisme. En outre, la forme du globeoculaire, sphérique et non creuse, comme celle de l’oreilleou du nez, n’était-elle pas plus propice à l’émission qu’à laréception ?

Les partisans de l’émission soulignaient aussi les insuffisancesde la théorie adverse. Comment justifier qu’en regardantavec attention la page d’un livre toutes les lettres ne fussentpas nettes en même temps ?

1.2 La vision nocturne éclaire la discussion

À l’encontre de la thèse de l’émission, en revanche, s’inscri-vait l’absence de vision nocturne. Un œil émetteur auraitdû être en mesure de remplir ses fonctions même dans l’obs-curité. Et, à l’ouverture de la paupière, de discerner d’abordles objets proches et seulement ensuite les objets lointains.Comment expliquer, de surcroît, que l’œil humain pût être enmesure d’émettre son feu visuel jusqu’aux étoiles ? L’unitéde fonctionnement des cinq sens plaidait aussi en faveurd’un œil récepteur. L’ouïe, le toucher, l’odorat et le goûts’expliquaient par une réaction à des stimuli externes. Leson partait à la rencontre de l’oreille, les parfums allaientau-devant du nez... Il n’y avait aucune raison que la vueéchappât à la règle.

La mise en évidence du rôle de la lumière en tant qu’agentde la sensation visuelle allait émerger à la charnière du Xeet du XIe siècle, grâce au mathématicien, physicien et astro-nome arabe Al-Hasan Ibn al-Haytham (965-1039). Né àBassora, en Perse, Ibn al-Haytham avait gagné l’Égypte,

M.Suet 1 Physique-Chimie


mandaté par le calife pour résoudre le problème des crues duNil. Devant l’échec de cette entreprise téméraire, incapablede construire ce qui serait un jour le barrage d’Assouan, Ibnal-Haytham était tombé en disgrâce. Craignant pour savie, il simula la folie et fut assigné à résidence pendant lesdix années qui suivirent, jusqu’à la mort du calife, en 1021.

1.3 De la captivité à la chambre obscure

Ibn al-Haytham profita de sa captivité pour entreprendredes recherches qui lui tenaient à cœur, dans le domainede l’optique notamment. Le savant musulman avait prisconnaissance de l’héritage des anciens Grecs, recueilli parles érudits au contact de l’Empire romain d’Orient. Et sesréflexions l’amenèrent à condamner sans appel la théoriede l’émission, incapable de justifier que fixer le Soleil pûtêtre plus traumatisant que de regarder un arbre. Commentl’œil aurait-il pu subir quelque lésion que ce fût si rien n’ypénétrait ? La sensation d’éblouissement ne faisait-elle pasplutôt pencher la balance en faveur d’un œil récepteur de lalumière ?

Convaincu du rôle clé de celle-ci dans la vision, Ibn al-Haytham en appela à l’expérience et, pour étayer ses in-tuitions, eut recours à la chambre obscure. Ce dispositif,lointain ancêtre de l’appareil photographique, consistait enune pièce sombre, close de toutes parts, et dans laquelleavait été ménagée une petite ouverture. À l’extérieur, face àl’ouverture, trois chandelles, disposées à différentes hauteurs.L’image de chacune des bougies se formait à un endroitdifférent de la pièce, dans l’axe de l’ouverture. La présencede poussières, en suspension dans l’air, mettait clairementen évidence la propagation rectiligne de la lumière. En outre,tout déplacement de l’une quelconque des bougies se tra-duisait par un déplacement concomitant de son image. Etl’image disparaissait dès que l’on masquait la chandelle mère.Fort de ces constatations, Ibn al-Haytham transposa lasituation à l’œil. Un objet devenait visible lorsqu’il émettaitou renvoyait de la lumière. Les différents points sources del’objet dardaient des rayons lumineux, qui pénétraient dansl’œil par la pupille, selon des faisceaux en forme de cônes. Lecristallin, cette capsule située à l’avant de l’humeur vitréedu globe oculaire, recueillait la lumière.

Pour justifier que les rayons des différents faisceaux ne sechevauchent pas, ce qui aurait créé une impression de flou,Ibn al-Haytham suggéra que seuls les rayons arrivant àangle droit concouraient à la formation des images. Les pro-jectiles heurtant une cible de plein fouet n’étaient-ils pas lesplus efficaces ?

1.4 La Renaissance

Édité à Bâle, en 1572, sous le titre Opticae thesaurus, letraité d’optique d’Alhazen (le prénom latinisé d’Ibn al-Haytham, sous lequel il était connu en Europe occidentale)se trouva rapidement propulsé au rang d’ouvrage de réfé-rence. À la fois pour les peintres de la Renaissance, qui s’eninspirèrent dans leurs représentations en perspective, et pourles théoriciens de l’optique.

Ce fut grâce à l’un d’eux, l’astronome allemand JohannesKepler (1571-1630), que la théorie de l’intromission allaitmarquer un point de plus, en 1604. Kepler, qui, à l’instard’autres astronomes, utilisait la chambre obscure pour obser-ver le Soleil, avait eu vent d’un stratagème pour améliorer laqualité des images. En plaçant un verre en forme de lentilledevant l’ouverture, celles-ci devenaient et plus nettes et pluslumineuses. Kepler fit de même par le truchement d’unglobe rempli d’eau. Grâce au calcul, il établit que, pour depetits angles, de l’ordre de quelques degrés, les rayons issusde chaque point du Soleil aboutissaient, après réfraction,non pas en des points différents, mais en un point unique.La concentration de lumière après passage dans la lentilleexpliquait la qualité de l’image observée.

1.5 Quant à l’œil lui-même

Kepler saisit immédiatement la portée de sa découverte.Non seulement la réfraction expliquait le fonctionnementdes verres correcteurs de la myopie et de la presbytie, ve-nus d’Italie trois siècles auparavant, mais elle permettait decerner le fonctionnement de l’œil lui-même.

La pupille remplaçait l’ouverture de la chambre obscure. Lecristallin, milieu transparent, dont l’opacité entraînait lacataracte, se substituait à la lentille. La rétine, enfin, surlaquelle s’imprimait l’image, tenait lieu d’écran et se révélaitainsi le véritable agent sensoriel. La convergence des rayonssur la rétine rendait en outre caduque l’hypothèse d’Ibnal-Haytham, qui privilégiait les rayons pénétrant dansl’œil à angle droit.

L’image rétinienne fut effectivement observée quelques an-nées plus tard, en 1625, par le jésuite allemand ChristophScheiner. Ce dernier avait pratiqué une petite ouverture aufond de l’œil d’un bovin mort, de manière à dégager la rétine.À travers cette ouverture, il observa une image renverséedes objets à l’entour. Expérience reprise et décrite « avecadmiration » par le mathématicien, physicien et philosopheRené Descartes (1596-1650) en 1637, dans sa Dioptrique.

M.-C. de la Souchère, Quand la vue change de sens, LaRecherche n443.

Après une lecture attentive du texte précédent, compléter letableau suivant.



Scientifiques Démocrite Euclide Ibn-Al-Haytham Képler

Épicure Ptolémée

Conception

« Sens dela vue »

Explications

Observationsconfirmant laconception



2 Dans quelles conditions un objet est-il visible ?

Illustrer correctement le trajet de la lumière lorsque l’œilvoit la balle.

En vous basant sur les conclusions de Al-Hasan Ibn al-

Haytham, énoncer les conditions de visibilité d’un objet.

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3 Quelle est l’anatomie de l’œil ?

Lorsque la lumière pénètre dans l’œil, que traverse-t-elle ?Que rencontre-t-elle ?

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Pour le physicien, l’œil est constitué de trois parties principales :

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4 Qu’est-ce qu’une lentille ?

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5 Qu’est-ce qui différencie les lentilles entre elles ?

5.1 Au toucher

Expérience Prendre diverses lentilles entre ses doigts et essayer de les classer en comparant, pour chaque lentille, lesépaisseurs au centre et au bord. Noter ses observations :

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Il existe deux types de lentilles :

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5.2 Par déviation d’un faisceau lumineux

Expérience Faire arriver un faisceau de rayons lumineux parallèles sur une lentille de chaque type. Observer les rayonsqui émergent de ces lentilles.

Le faisceau émergent de la lentille à bords minces

. . . . . . . . . en un point.

On les appelle lentilles . . . . . . . . . .

Le faisceau émergent de la lentille à bords épais

. . . . . . . . . .

On les appelle lentilles . . . . . . . . . .

Conclusion : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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5.3 Par observation d’un texte

Expérience Observer un texte posé sur la table au travers d’une lentille convergente puis au travers d’une lentilledivergente. Noter vos observations :

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Conclusion : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Remarque Nous nous limiterons dorénavant à l’étude des lentilles convergentes, car dans l’œil le cristallin joue le rôled’une lentille convergente.





Chapitre 1 – L’œil et la vision (suite)

1 Quels sont les défauts de l’œil ?

1.1 La myopie

Expérience Réaliser un œil myope avec une lentille de+10 � placée à 11,5 cm d’un écran.

La lentille joue le rôle du . . . . . . . . . .

L’écran joue le rôle de la . . . . . . . . . .

Observations : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Conclusion : Un myope voit flou les objets . . . . . . . . .mais très bien les objets . . . . . . . . . .

L’image d’un objet éloigné se forme . . . . . . . . . . . . . . . . . .de l’écran.

Expérience Rajouter une lentille de �2 � devant l’œilmyope.

Observations : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

La lentille rajoutée joue le rôle d’un . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Conclusion : l’usage d’une lentille . . . . . . . . . permet decorriger un œil myope.

1.2 L’hypermétropie

Expérience Réaliser un œil hypermétrope avec une len-tille de +10 � placée à 7,0 cm d’un écran.

La lentille joue le rôle du . . . . . . . . . .

L’écran joue le rôle de la . . . . . . . . . .

Observations : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Conclusion : Un hypermétrope voit mal les objets. . . . . . . . . et doit accommoder pour voir les objets. . . . . . . . . .

L’image d’un objet éloigné se forme . . . . . . . . . . . . . . . . . .de l’écran.

Expérience Rajouter une lentille de +3 � devant l’œilhypermétrope.



Observations : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

La lentille rajoutée joue le rôle d’un . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Conclusion : l’usage d’une lentille . . . . . . . . . permet decorriger un œil hypermétrope.

Modélisation de l’œil emmétrope

(= normal)

Expérience À partir d’une lentille de +10 �, trouver ladistance lentille-écran qui permet d’obtenir une image netted’un objet éloigné.

Noter cette distance : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Placer un diaphragme (ouverture circulaire) en avant de lalentille. Noter vos observations : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Le diaphragme joue le rôle de la . . . . . . . . . .

2 Quelles sont les caractéristiques d’une lentille convergente ?

Les expériences de cette partie sont réalisées sur un tableau magnétique à l’aide d’une source lumineuse pouvant délivrerun faisceau de rayons lumineux parallèles et de lentilles convergentes.

2.1 Que sont le centre optique et l’axe optique pour une lentille ?

RÈGLE N�1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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2.2 Que sont les foyers et la distance focale ?

2.2.1 Foyer image et distance focale

Expérience (professeur) Faire arriver un faisceau derayons lumineux parallèles à l’axe optique sur une lentilleconvergente L. Observer les rayons qui émergent de lalentille. Incliner le faisceau par rapport à l’axe optique,observer. Mesurer dans chaque situation la distance OF’.

• Le point de l’axe optique où convergent les rayons émergeant est appelé . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .de la lentille.

• La distance . . . . . . . . . entre le centre optique O et le foyer image F’ est caractéristique de la lentille.Cette distance est appelée . . . . . . . . . . . . . . . . . . et est notée . . . . . . . . . .

RÈGLE N�2 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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2.2.2 Foyer objet et distance focale

Expérience (professeur) Faire converger un faisceaude rayons lumineux parallèles à l’aide d’une lentille conver-gente L’. Placer la lentille convergente L après le pointde convergence et la déplacer. Observer les rayons quiémergent de la lentille L. Mesurer la distance OF lorsqueles rayons émergent parallèlement à l’axe optique.

• Le . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . est le point de l’axe optique tel que les rayons issus de ce pointémergent . . . . . . . . . à l’axe optique.

• . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . sont symétriques par rapport à O d’où . . . . . . . . . = . . . . . . . . . = . . . . . . . . . .

RÈGLE N3 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .



3 Comment mesurer simplement la distance focale d’une lentille convergente ?

Expérience On considère les rayons lumineux provenant des plafonniers comme parallèles. Placer la lentille perpendi-culairement à la direction de ces rayons lumineux. Déplacer la lentille par rapport à la table. Observer la tache lumineuserecueillie sur la table. Lorsque l’image est nette, mesurer à l’aide d’une règle la distance table-lentille. Pourquoi peut-onen déduire la distance focale de la lentille ?

Observations . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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Conclusion : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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4 À quel type de lentille appartient le cristallin ?

En vous basant sur les conclusions de Johannes Kepler, répondez à la question titre.

« La concentration de lumière après passage dans la lentille expliquait la qualité de l’image observée. »

« La convergence des rayons sur la rétine rendait en outre caduque l’hypothèse d’Ibn al-Haytham... »

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

5 Comment construire graphiquement l’image d’un objet ?

En utilisant la « méthode des trois rayons » (c’est-à-dire les trois rayons particuliers parmi l’infinité des rayons lumineux

issus de l’objet), réaliser les constructions géométriques permettant de déterminer la position et la taille de l’image de

l’objet AB donnée par la lentille.



Représentation visuelle

Chapitre 1 – L’œil et la

vision


• Savoir décrire le modèle réduit de l’œil et le mettre encorrespondance avec l’œil réel ;

• Savoir que l’œil est un système optique convergent à dis-tance focale variable ;

• Connaître la notion d’accommodation ;

• Savoir qu’un œil myope est trop convergent, qu’un œilhypermétrope ne l’est pas assez et que l’œil presbyte ne

peut pas accommoder ;

• Savoir que les défauts de l’œil peuvent être corrigés parl’utilisation de lentilles ou par modification de la courburede la cornée ;

• Reconnaître la nature du défaut d’un œil à partir desdomaines de vision et inversement ;

• Exploiter la relation liant la vergence à la distance focale.

Chapitre 1 – L’œil et la vision (suite et fin !)

1 Comment caractériser l’image d’un objetau travers d’une lentille convergente ?

Expérience On utilisera un banc d’optique, ses accessoires et une lentille convergente +8 �. L’objet lumineux utiliséest la diapositive en forme de lettre majuscule « F ». Placer cet objet lumineux en un point A à la distance OA de lalentille. Déplacer l’écran de façon à avoir une image nette et compléter le tableau suivant :

Taille de l’objetAB (cm)

Position de l’objetOA (cm) 18 25 40

Position de l’imageOA’ (cm)

Taille de l’imageA’B’ (cm)Sens del’image



Conclusion : . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

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. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2 Quel est le lien entre distance focale et vergence ?(la seule formule du trimestre !)

Les opticiens caractérisent la lentille grâce à sa vergence,notée C, qui est l’ . . . . . . . . . de la distance de la lentille àF’, notée OF0 ou plus simplement f 0.

Les lentilles convergentes ont une vergence . . . . . . . . . , leslentilles divergentes ont une vergence . . . . . . . . . . On mesureune vergence en dioptries (symbole �), et la distance focaleen mètres (symbole m).

C =1

f 0 , f 0 =1

C

Exemples Soit une lentille marquée +10 �. Calculez sadistance focale.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Soit une lentille dont la distance focale est f 0 = 33, 3 cm.Calculez sa vergence.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

3 Observer la nécessité de l’accomodation

Fixez votre index tout en l’éloignant le plus possible de votre œil. Puis mettez-le sur votre nez : ilest difficile de voir votre doigt nettement. Regardez plus loin que votre index. Comment apparaitce dernier ? Flou, bien sûr !

Voici une photo d’objets vus de plus ou moins loin par unoeil emmétrope au repos.

Au repos, un œil emmétrope (c’est-

à-dire sans défaut) forme une image

. . . . . . . .

d’un objet lointain (jusqu’à

l’infini).

Voici une photo des mêmes objets vus de plus ou moins loinpar un oeil emmétrope après accommodation.

En accommodant, un œil emmétrope ar-

rive à visualiser des objets situés jusqu’à

. . . . . . . .

cm environ.



Conclusion

Le point le plus lointain visible par un œil au repos est le

. . . . . . . . . . . . . . . .

, le

point le plus proche visible après accommodation se nomme

. . . . . . . . . . . . . . . .

.

4 Le modèle de l’œil ou œil « réduit »

4.1 Le modèle de l’œil

Pour le physicien, l’œil est constitué de trois parties princi-pales :

• L’ensemble pupille-iris qui joue le rôle de diaphragme ;

• Le cristallin qui joue le rôle d’une lentille convergente(f ' 1, 6 cm au repos) ;

• La rétine qui joue le rôle d’écran.

Sur les deux schémas ci-dessous, identifier les éléments :

Un œil emmétrope au repos voit-il nets des objets proches ?

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Un œil emmétrope qui accommode voit-il nets des objets

lointains ? Pourquoi l’accommodation est-elle nécessaire ?

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Où se trouve le punctum proximum d’un œil emmétrope ?Et son punctum remotum ?

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Le cristallin est-il plus ou moins bombé lorsque l’œil regardeun objet plus proche ? Pourquoi regarder longtemps unobjet proche fatigue ?

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Lorsque l’œil regarde un objet plus proche, la distance focalede l’œil réduit est-elle plus ou moins grande ? Et son inverse,la vergence ?

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Conclusion : Quel est l’effet de l’accommodation sur l’œil ?L’œil est-il alors plus ou moins convergent ?

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .



4.2 La nécessité de l’accomodation

Un œil normal voit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . des ob-jets éloignés.

L’image se forme . . . . . . . . . . . . . . . . . . sur la rétine et c’estle cerveau qui la « remet à l’endroit ».

Pour voir un objet proche, le cristallin devient . . . . . . . . .. . . . . . . . . grâce aux muscles ciliaires.

Cela rend le cristallin . . . . . . . . . . . . . . . . . . (la distance fo-cale du cristallin . . . . . . . . . ).

On dit que l’œil . . . . . . . . . pour voir des objets proches nets.

Le Punctum Remotum (PR)

Lorsque l’on regarde au loin, l’œil est . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Il n’a pas à . . . . . . . . . : les muscles n’exercent aucune actionsur le cristallin.

Le point pour lequel, sans accommoder, l’image se forme sur

la rétine (c’est-à-dire visible et nette) est appelé le . . . . . . . . .. . . . . . . . . , noté PR.

Le Punctum Remotum se trouve à l’infini pour un œil em-métrope (= sans défauts).

Le Punctum Proximum (PP)

Plus l’objet s’approche de l’œil, plus l’image a tendance à seformer à l’arrière de la rétine. L’œil doit donc accommoder,c’est-à-dire devenir plus convergent, afin que l’image qui seforme sur la rétine soit nette.

À partir d’une certaine distance, l’œil ne peut plus . . . . . . . . .davantage, l’image est alors . . . . . . . . . .

Le point le plus proche observable est appelé . . . . . . . . .. . . . . . . . . et noté PP.

Il se situe à 25 cm en moyenne et l’œil accommode alors aumaximum.

5 Quels sont les défauts de l’œil ?(suite et fin)

5.1 Qu’est-ce que la myopie ? (rappel)

Le myope voit bien de très près mais mal de loin. L’imagede l’objet éloigné se forme en avant de la rétine. Lorsquel’œil se rapproche de l’objet, son image à travers le cristallins’éloigne et finit par se former sur la rétine.

Un œil myope est un œil trop convergent poursa profondeur ; donc on corrige la myopie àl’aide de lentilles divergentes.

5.2 L’hypermétropie (rappel)

Un hypermétrope voit très bien de loin mais mal de prés.Chez l’hypermétrope, la vergence de l’œil n’est pas assezgrande pour la profondeur (la distance focale f est donc tropgrande) et donc l’image de l’objet se forme après la rétine.

Un œil hypermétrope n’est pas assezconvergent pour sa profondeur. On corrige l’hy-permétropie par des lentilles convergentes.

5.3 La presbytie

Observations : Voici deux comportements stéréotypés depersonnes presbytes.

Premier comportement :



Second comportement :

Conclusion : Un presbyte voit mal les objets . . . . . . . . .mais bien les objets . . . . . . . . . .

À quoi est due la presbytie ?

Chez les personnes de plus de cinquante ans, la presbytieest due à . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Voici un schéma montrant un verre progressif :

Pour corriger la presbytie, on peut utiliser des verres. . . . . . . . . , comprenant une lentille . . . . . . . . . pour la visionde près.

Conclusion : Vers l’âge de 40 ans, la lecture de près devientpénible : c’est un des effets de la presbytie. En effet, le cris-tallin devient moins souple, les muscles qui le commandentont plus de difficultés à le courber et l’accommodation estmoins facile.

Au repos, l’œil perçoit toujours nettement un objet éloigné,mais les objets deviennent flous en se rapprochant ; l’imagene se forme plus sur la rétine.

La correction de la presbytie se fait avec desverres convergents.

5.4 En résumé

Représenter le domaine de vision nette pour chaque typed’œil.

Œil normal

Œil myope

Œil hypermétrope

Œil presbyte

6 Comment les opticiens classent-ils leurs lentilles ?

Pour répondre aux prescriptions des médecins ophtalmolo-gistes et réaliser les verres des lunettes, les opticiens n’uti-lisent pas la distance focale pour différencier leurs lentilles,mais la vergence C. Voici un exemple d’ordonnance ;



Les opticiens disposent de lentilles convergentes à 0.25, 0.5,

0.75... � et de lentilles divergentes à –0.25, -0.5, -0.75... �pour la fabrication des lunettes. Les chiffres indiqués surune ordonnance se lisent de la manière suivante :

• le premier chiffre indique la vergence en dioptries (sym-bole �) de la lentille sphérique, corrigeant la . . . . . . . . . oul’ . . . . . . . . . ;

• éventuellement, deux autres chiffres indiquent la vergenceen dioptries de la lentille cylindrique, et son orientationen degrés, corrigeant l’ . . . . . . . . . , ou défaut de sphéricitéde l’œil ;

• éventuellement, deux autres séries de chiffres pour chaqueœil sont nécessaires pour la vision de près, pour corrigerla . . . . . . . . . .

S’agit-il d’une personne myope ou hypermétrope ? Justifier.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Calculer la distance focale de la lentille corrigeant l’œil droit:

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Est-ce qu’une lentille de distance focale 66,7 cm est suscep-tible de corriger correctement l’œil gauche ? Justifier.

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .




Chapitre 2 – Couleurs et Arts


• Distinguer les synthèses soustractive et additive.• Exploiter le cercle chromatique.• Interpréter la couleur d’un mélange obtenu à partir de

matières colorées.• Savoir définir ce qu’est un colorant et un pigment.• Connaître leurs utilisations dans le domaine des Arts.

• Pratiquer une démarche expérimentale pour déterminerla présence de différents colorants dans un mélange.

• Pratiquer une démarche expérimentale pour mettre enévidence l’influence de certains paramètres sur la couleurd’espèces chimiques.


1 Activité expérimentale – Les couleurs

1.1 Le logiciel Chroma

• Allumer le PC, sélectionner une session « Élève ».• Lancer le logiciel « Chroma » (raccourci sur le bureau).• Sélectionner « Caractéristiques d’une couleur » pour

« Teinte ».• Cliquer sur « Rouge » ou régler les pourcentages afin

d’avoir 100% de rouge (attention, le 0% est en hautet le 100% est en bas !). Observer la zone rouge del’écran à l’aide d’un objectif de microscope ⇥10, tenu àquelques centimètres devant l’œil.Observations :

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

• Recommencer avec « Vert » et « Bleu ».Observations :

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

• Essayer toutes les combinaisons : « Vert » et « Bleu »,« Vert » et « Rouge », etc.Observations :

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

• Essayer avec toutes les couleurs à 100 % puis toutes lescouleurs à 0%.Observations :

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

• Sélectionner « Synthèse des couleurs » puis « Synthèseadditive et soustractive ». Permuter la coche entre lesdeux types de synthèse. Noter les trois couleurs pri-maires dans chaque cas :

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

• Cliquer sur « Couleur des objets » puis sur « Objetscolorés ». Tout tester en essayant de prévoir le résul-tat. Noter au moins deux résultats particulièrementremarquables :

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

• Cliquer sur « Spectre de lumière » puis sur « Filtrescolorés ». Notez la couleur absorbée par chaque filtre :

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .



. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .• Quitter le programme, éteindre l’ordinateur, réintégrer

vos places.

1.2 La synthèse additive des couleurs

• Noter les couleurs observées par synthèse additive dansles cercles ci-dessous.

• À faire plus tard : les colorier, en prenant garde à nepas déborder ! (distribution de « bons points » lors duprochain cours).

Synthèse additive.

2 La couleur du point de vue optique

2.1 Obtenir de la lumière blanche à partirde lumières colorées : la synthèse

additive

À partir des trois lumières colorées suivantes :

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

on obtient une . . . . . . . . . . . . . . . . . . . variété de lumièrescolorées, en modifiant l’intensité lumineuse de chacune deces trois lumières. C’est sur ce principe que les couleurssont restituées sur un écran plat de télé ou d’ordinateur.

La superposition des trois lumières (à

même intensité) donnent de la lumière

. . . . . . . . . . . . . . . . .

. Ces trois lumières

sont dites

. . . . . . . . . . . . . . . . .

.

Ces lumières superposées deux à deux donnent les lumièrescolorées secondaires :

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

D’autre part, la lumière jaune (à l’intersection du vert



et du rouge) et la lumière bleue sont . . . . . . . . . . . . . . . . . . .car ce groupe de deux lumières colorées donne . . . . . . . . .. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Indiquez deux autres groupes :

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

2.2 Obtenir de la lumière colorée à partir delumière blanche : la synthèse

soustractive

La synthèse soustractive est réalisée en superposant des. . . . . . . . . . . . . . . . . . . colorés entre la lumière blanche inci-

dente et l’observateur.

Par exemple, le filtre cyan ne laisse passer que les lumières. . . . . . . . . . . . . . . . . . . et . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Il absorbe le. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

Lorsque l’on superpose les trois filtres on obtient du. . . . . . . . . .

Les couleurs de base de la

synthèse soustractive sont le

. . . . . . . . . . . . . . . . .

le

. . . . . . . . . . . . . . . . .

et le

. . . . . . . . . . . . . . . . .

.

Synthèse soustractive.

2.3 Les matériaux colorés

• Le mélange des peintures suit les règles de la syn-thèse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Chaque peinture se com-porte comme un . . . . . . . . . . . . . . . . . . . qui soustrait lescouleurs de la lumière blanche.

• Par exemple, éclairé en lumière blanche, un citron

bien mûr paraît jaune car il absorbe la lumière. . . . . . . . . . . . . . . . . . . et renvoie le reste, c’est-à-dire dujaune (mélange de lumière . . . . . . . . . . . . . . . . . . . et delumière . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ).

Les couleurs primaires en synthèse soustrac-tive correspondent aux couleurs secondairesen synthèse additive, et inversement.



• Un objet blanc diffuse

. . . . . . . . . . . . . . . . .

de la

lumière qu’il

. . . . . . . . . . . . . . . . .

.

• Un objet noir ne diffuse pratiquement

. . . . . . . .

de la lumière qu’il

. . . . . . . . . . . . . . . . .

.

2.4 Utilisation du cercle chromatique

Le cercle chromatique présente une variation continue descouleurs. Deux couleurs symétriques par rapport au centresont dites complémentaires, par exemple le bleu et le jaune.Un cercle chromatique permet donc de prévoir le résultatd’une synthèse additive ou soustractive.

Voici un exemple d’utilisation du cercle chromatique pourune synthèse additive à partir de deux couleurs primaires(B+R=M) :

Une couleur secondaire est obte-

nue par mélange des deux couleurs

. . . . . . . . . . . . . . . . .

qui l’entourent (syn-

thèse additive).

Voici un exemple d’utilisation du cercle chromatique pourune synthèse additive de deux lumières de couleurs com-plémentaires (B et J) :

Deux couleurs diamétralement opposées

sont

. . . . . . . . . . . . . . . . .

. Deux lumières

colorées de couleurs complémentaires

donnent une lumière

. . . . . . . . . . . . . . . . .

(synthèse additive).

Voici un exemple d’utilisation du cercle chromatique pourune synthèse soustractive à partir d’un mélange de deuxpeintures de couleurs primaires (J+C=V) :

Une couleur secondaire est obte-

nue par filtrage des deux couleurs

. . . . . . . . . . . . . . . . .

qui l’entourent (syn-

thèse soustractive).

Voici un exemple d’utilisation du cercle chromatique pourune synthèse sosutractive à partir d’un mélange de pein-tures de couleurs complémentaires (M et V) :



Deux filtres colorés de couleurs

. . . . . . . . . . . . . . . . .

donnent du noir

(synthèse soustractive).

La peinture cyan absorbe la lu-mière . . . . . . . . . . . . . . . . . . . et diffuseles lumières . . . . . . . . . . . . . . . . . . . et. . . . . . . . . . . . . . . . . . . :

La peinture magenta absorbe la lu-mière . . . . . . . . . . . . . . . . . . . et diffuseles lumières . . . . . . . . . . . . . . . . . . . et. . . . . . . . . . . . . . . . . . . :

La peinture jaune absorbe la lu-mière . . . . . . . . . . . . . . . . . . . et diffuseles lumières . . . . . . . . . . . . . . . . . . . et. . . . . . . . . . . . . . . . . . . :

En conclusion sur la synthèse soustractive on peut compléter le tableau ci-dessous.






• Distinguer les synthèses soustractive et additive.• Exploiter le cercle chromatique.• Interpréter la couleur d’un mélange obtenu à partir de

matières colorées.• Savoir définir ce qu’est un colorant et un pigment.• Connaître leurs utilisations dans le domaine des Arts.

• Pratiquer une démarche expérimentale pour déterminerla présence de différents colorants dans un mélange.

• Pratiquer une démarche expérimentale pour mettre enévidence l’influence de certains paramètres sur la couleurd’espèces chimiques.

Chapitre 2 – Couleurs et Arts (suite et fin)

1 Quelles sont les différences entre colorants et pigments ?

1.1 Les pigments

• Les grottes, comme celle de Lascaux, nous montrentque l’Homme, pendant la Préhistoire, utilisait déjà despigments comme des argiles rouges et jaunes, des oxydesde fer ou du noir d’os calcinés.

• Plus récemment, le peintre Cézanne utilisait des ocresproduites en Provence, région à laquelle il était profon-dément attaché.

• Les pigments sont très souvent utilisés en peinture, ensuspension dans un liant, comme de l’huile, qui assure lasolidification après séchage sur le support (pierre, bois,toile...).

Un pigment est une poudre colorée. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

1.2 Les colorants

• Les colorants jouent un rôle très important dans l’in-dustrie textile, la peinture, l’imprimerie, le cosmétique,l’industrie alimentaire...

Les colorants sont des substances colorées. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

• En conclusion, il existe deux types de matières colorées :les . . . . . . . . . . . . . . . . . . . qui sont solubles dans le milieudans lequel ils sont placés, et les . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ,qui y sont insoluble.

1.3 Aspect historique

• Avec les progrès de la chimie, le XIXe siècle a vu naîtrela mauvéine et avec elle les colorants de synthèse. Cescolorants bon marché et faciles à industrialiser ont trèsrapidement remplacé de nombreuses substances coloréesnaturelles comme la garance ou le pastel qui était trèsutilisé jusqu’alors.

Des colorants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . , extraitde minéraux, végétaux et animaux, sont uti-lisés depuis la Préhistoire. Depuis le XIXe

siècle, les chimistes parviennent à fabriquerdes colorants . . . . . . . . . . . . . . . . . . . au labora-toire.

1.4 La peinture en Arts Plastiques

Dans le domaine des arts plastiques, plusieurs types depeinture sont utilisés :

— La peinture à l’huile (inventé à la fin duMoyen Âge) : les pigments sont mélangés à del’ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (huile de lin par exemple)qui joue le rôle de liant.

— La peinture acrylique (inventé au Mexiqueen 1950) : L’huile est remplacée par del’ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . à laquelle on a ajouté unerésine acrylique.



— L’aquarelle ou la gouache : le liant est éga-lement de l’eau, mais celle-ci contient de la. . . . . . . . . . . . . . . . . . . dissoute. La différence entreces deux types de peinture tient à la concentrationen gomme : pour l’aquarelle, elle est plus faibleque pour la gouache, ce qui assure la transparence.

1.5 Conclusion : colorants ou pigments ?

Les teintures

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . consiste à imprégner un support (tis-sus, cheveux, aliments...) d’une substance colorée.

Les colorants constituent la base colo-

rante des teintures.

Les peintures

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . consiste à déposer sur un support(feuille, bois...) une substance colorée.

Les pigments constituent la base colo-

rante des peintures.

2 Quels sont les paramètres influençant la couleur ?

• Le sulfate de cuivre anhydre est un solide blanc ; ildevient bleu en présence d’eau. Le chlorure de cobaltanhydre est bleu ; il devient rose en présence d’eau.

Certaines espèces colorées sont sensibles àl’ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

• Le chou rouge est rouge en milieu très acide et jaune enmilieu très basique. Les feuilles de tournesol changentde couleur avec le pH.

Certaines espèces colorées sont sensibles àl’ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

• Les pigments sensibles à la température sont appelésthermochromes.

Certaines espèces colorées sont sensibles à la. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

• En conclusion, la couleur de certaines espèces chimiquesdépend plusieurs . . . . . . . . . . . . . . . . . . . : le pH et latempérature, par exemple. La couleur d’un pigmentde colorant peut donc être modifiée en changeant cesparamètres. Il s’agit d’une transformation chromatique.

3 Qu’est-ce que la chromatographie ?

• Une couleur peut être due à la présence d’un ou plusieurscolorants ou pigments.

• La chromatographie sur couche mince permet de. . . . . . . . . . . . . . . . . . . les éventuels constituants d’un mé-lange.

La chromatographie est une technique

qui permet de

. . . . . . . . . . . . . . . . .

et

d’

. . . . . . . . . . . . . . . . .

les colorants d’un

mélange.

• Par exemple, la couleur du sirop de menthe est due à



un mélange de colorants bleu E131 et jaune E102.

• Voici ci contre un exemple de chromatogramme, celuid’un jus d’orties, et son interprétation.

4 Exemple d’utilisation des colorants : la teinture des tissus

4.1 L’indigo, un colorant naturel

Jusqu’au milieu du XIXe siècle, les colorants pro-venaient de . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (carottes, destraces, garance...), d’ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . (murexpour le pourpre, cochenilles pour le carmin...).

L’indigo est l’un des plus anciens colorants na-turels : il a été identifié sur les bandelettes des. . . . . . . . . . Il était utilisé au Moyen Âge pourteindre les draps en bleu. Il était extrait par macé-ration d’une plante appelée pastel, cultivée dansla région d’Albi.

4.2 La mauvéine, premier colorant

artificiel

« En 1856, encore jeune chimiste, j’essayais de

synthétiser la quinine pour combattre le paludisme

qui touchait nos fières troupes qui défendaient aux

Indes l’honneur britannique. Après plusieurs es-

sais, j’en arrivais à oxyder un dérivé de l’aniline,

l’allyltoluidine. J’obtins vite un splendide préci-

pité rouge-brun. Bien sûr, ce composé n’avait rien

à voir avec la quinine artificielle que je recher-

chais, mais il éveilla cependant ma curiosité de

jeune chimiste, car, en ayant renversé unepetite

éprouvette, je vis qu’il produisait sur le parquet

À partir du XVIIe siècle, il est ap-porté d’Inde, puis d’Amérique où ilest extrait d’une plante appelée l’in-digotier, ce qui va bouleverser l’éco-nomie du sud de la France au pointqu’en 1609 Henri IV en avait interditl’importation sous peine de mort.

En 1878, Adolf von Bayer en réa-lisa la première . . . . . . . . . . . . . . . . . . .chimique de l’indigo.

En 1900, la production synthétiquen’était que de 600 t (contre 10 000 tpour la production naturelle). En1914, c’était le rapport était in-versé : 22 000 t contre 800 610 t. Ac-tuellement, la production annuelled’indigo, essentiellement synthétique,et de 14 000 t. Les . . . . . . . . . -. . . . . . . . . en consomment 99 %.

Pastel des teinturiers.

et sur ma blouse des tâches certes

belles, mais surtout indélébiles.Sans le savoir, je venais d’inventer

ce colorant de bonne tenue dont l’in-

dustrie textile avait tant besoin.

Je l’appelais d’abord violet allyto-

luidin, puis pourpre d’aniline, mais

mon épouse trouvant ce nouveau

nom encore trop barbare préféra ce-

lui de mauvéine qui fut définitive-

ment adopté. Ce fut, pour nous tous,

le début d’une période faste char-

gée de gloire et de richesses. Tout

cela pour avoir découvert, par ha-

sard, et breveté, en toute connais-

sance de cause, le premier colo-

rant

. . . . . . . . . . . . . . . . . . .

utilisable

par l’industrie en toute quantité. Ce

qui, il faut l’avouer, était loin d’être

le cas des colorants naturels, souvent

fort coûteux et difficile à obtenir. »

Extraits des Mémoires de Sir William HenryPerkin (1839-1907).



5 Exemple de modification de couleur : les œuvres d’art

Dans l’art pictural on note souvent une dégradation

sévère des pigments à cause de phénomènes physico-chimiques multiples. Les ultra-violets de la lumière, l’oxy-gène de l’air et l’humidité du support délavent souvent lesteintes et dégradent les œuvres d’art.

Cène de Leonardo da Vinci.

L’humidité est par exemple responsable de l’altérationde la Cène de Leonardo da Vinci. En 1726 a lieu unepremière campagne de restauration de la fresque par Mi-chelangelo Belloti. Il semble que Bellotti ait lavé lafresque avec un produit corrosif (de la soude ou de la po-tasse) puis l’ait ensuite repeint lui-même. Les repeints deBellotti perdant de leur éclat, une seconde campagneest menée en 1770 par Giuseppe Mazza. Puis viendrontles restaurations de 1821, 1901, 1974 et celle qui s’étalade 1978 à 1999.

Détail du vitrail de Notre Dame de la Belle Verrière

(XIII

esiècle).

Il y a tout de même quelques supports qui sont considé-rés comme quasiment insensibles au temps qui passe,les œuvres exécutés sur des supports vitreux, comme lesvitraux, les émaux ou les mosaïques. On peut citer aussiles peintures dans des matières mates non vernies, commedans les tombeaux égyptiens, les enluminures des livresrestés fermés, ainsi que les pastels, gouaches ou aquarellesrestées à l’abri de la lumière.

Les matières à l’origine des changements de couleurs destableaux sont surtout les vernis, les huiles siccatives etles baumes. Les vernis deviennent jaunâtres et modifientl’aspect général du tableau.

Dans l’exemple ci-contre on voit un fragment du tableaude Paul Gauguin Dans les lys qui a été peint avec unepeinture à base d’un nouveau colorant de mauvaise sta-

bilité, une laque à base d’éosine, alors que son élève dansla copie de dessous a utilisé un colorant traditionnel, lalaque de garance, résistant à la lumière. On pense quel’élève n’aurait jamais osé modifier les teintes du tableauoriginal, ce qui veut dire que la couleur rosée originales’est transformée en bleu. Les examens physico-chimiquesconfirment cette hypothèse.

Tableau de Gaugin.

Copie d’un élève.



6 Mini-TP sur les couleurs

6.1 Teinter un tissu avec une teinture « grand teint »

Voici un extrait de la notice des teintures « Idéal spé-cial lin, coton, soie et viscose » (voir aussi le nuancier

ci-dessus) :

« L’action conjuguée de la teinture et du fixateur permet

d’obtenir des couleurs « grand teint », qui ne déteignent

pas au fil des lavages. »

• Dans un bécher préalablement taré, pesez approximati-

vement 1 gramme de fixateur (triphosphate de sodium,un réducteur) ;

• Rajoutez au bécher 10 gouttes de colorant bleu (E21,E203, E224 et E5), ou toute autre couleur de votre choix(codes européens divers et variés, interdiction absoluede contact avec ces produits !) ;

• Dans une coupelle de pesée préalablement tarée, pesezapproximativement 7 grammes de sel fin (chlorure desodium) ;

• À l’aide de la spatule, rajoutez le sel fin au bécher ;• Au bureau, avec l’éprouvette graduée, prélevez environ

50 mL d’eau très chaude (à l’aide grand bécher, l’eauétant chauffée à la bouilloire) ; Versez directement les50 mL d’eau dans le bécher ;

• À l’aide de la baguette de verre, agitez pour bien dis-soudre le tout ;

• Ajoutez une petite bandelette de coton, qui doit êtrecomplètement immergée ;

• Attendre 20 à 30 minutes ;• Sortez la bandelette à l’aide de la pince et rincez-la à

l’eau froide jusqu’à ce que l’eau devienne claire ;• Dans le bécher, versez une petite noix de détergent,

ajoutez un peu d’eau tiède ;• À l’aide de la baguette de verre, agitez pour bien dis-

soudre le détergent ;• Plongez la bandelette pour la « laver », comme vous le

feriez de vos habits ;• Sortez la bandelette et rincez-la à l’eau bien froide ;• Faites sécher la bandelette à l’abri du soleil. Attention :



la bandelette peut encore déteindre légèrement, mêmeaprès deux ou trois lavages.

Pourquoi le fabricant de la teinture indique que, pourteindre un tissu bleu en noir, il faut ajouter à la dose de

noir une demi dose de teinture mandarine ou orange ?

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

6.2 Modifier la couleur d’une espèce chimique

• Dans cinq tubes à essai, on a placé des solutions desulfate de cuivre de concentrations différentes. Il s’agitd’une échelle de teinte.

• Dans trois tubes à essai, on dissout du sulfate de cuivredans l’eau (tube no 1), du sulfate de cuivre dans l’acidechlorhydrique (tube no 2), et du sulfate de cuivre dansl’ammoniac (tube no 3). Notez les observations danschacun des trois tubes ci-dessous.

no 1 no 2 no 3

6.3 Chromatographie des encres (à faire chez vous !)

Matériel nécessaire

• une feuille de papier buvard ;• un crayon de papier ;• des stylos feutres de différentes couleurs ;• de l’eau ;• une assiette plate.

Mode opératoire

1. Tirer un trait à un centimètre du bas de la feuille ;2. Déposer des points de couleur espacés de un centi-

mètre ;3. Verser un demi-centimètre d’eau au fond de l’assiette ;

4. Laisser tremper le buvard dans l’eau en le tenant bienvertical et immobile ;

5. Attendre trois ou quatre minutes, c’est l’élution, l’eaumonte par capillarité le long des fibres et entraîne plusou moins les colorants, qui migrent le long du buvard ;

6. Sécher le papier : c’est le chromatogramme obtenu ;

7. Repérer et mesurer la distance parcourue par l’eau ;

8. Mesurer la distance parcourue par les différentestaches ;

9. Pour chaque colorant, calculer le rapport frontal :

Rf =dtachedeluant


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