Couleur, vision et image

L’œil ; modèle de l’œil réduit.
Lentilles minces convergentes : images réelle et virtuelle.
Distance focale, vergence.
Relation  de conjugaison ; grandissement.
Accommodation.
Fonctionnements comparés de l’œil et d’un appareil photographique.

- Déterminer graphiquement la position, la grandeur et le sens de l’image d’un objet-plan donnée par une lentille convergente.
- Modéliser le comportement d’une lentille mince convergente à partir d’une série de mesures.
- Utiliser les relations de conjugaison et de grandissement d’une lentille mince convergente.
- Modéliser l’accommodation du cristallin.
- Pratiquer une démarche expérimentale pour comparer les fonctionnements optiques de l’œil et de l’appareil photographique.
- Décrire le modèle de l’œil réduit et le mettre en correspondance avec l’œil réel.

VIDEO : Faire des photos avec un sténopé : Cliquer iCi : Par un trou d’épingle, la lumière se faufile dans une canette tapissée de papier photographique… Quelques secondes pour l’impression, quelques minutes pour le développement. Le résultat est saisissant ! A l’heure de l’image numérique, Jacques Prud’homme révèle son monde à travers l’œil étroit du sténopé…

Lever de Soleil parisien dans une chambre noire...

ANIMATION : Lentille convergente : Possibilité de déplacer l'objet et la lentille ainsi que de modifier la distance focale.

ANIMATION : Mise au point avec un appareil photo : Faire une mise au point en voyant ce qu'il se passe dans l'appareil, possibilité d'afficher les rayons lumineux.

LOGICIEL : L'Oeil.exe : Excellent logiciel pour comprendre le fonctionnement de l'oeil, à ne pas rater ! A télécharger en cliquant sur l'image.

Couleur des objets.
Synthèse additive, synthèse soustractive.
Vision des couleurs et trichromie. Daltonisme.
Absorption, diffusion, transmission.
Principe de la restitution des couleurs par un écran plat.

- Interpréter la couleur observée d’un objet éclairé à partir de celle de la lumière incidente ainsi que des phénomènes d’absorption, de diffusion et de transmission.
- Utiliser les notions de couleur blanche et de couleurs complémentaires.
- Prévoir le résultat de la superposition de lumières colorées et l’effet d’un ou plusieurs filtres colorés sur une lumière incidente.
- Pratiquer une démarche expérimentale permettant d’illustrer et comprendre les notions de couleurs des objets.
- Distinguer couleur perçue et couleur spectrale.
- Recueillir et exploiter des informations sur le principe de restitution des couleurs par un écran plat.

ANIMATION : Effet de filtres sur la lumière blanche : Placer les filtres R, V et B sur le chemin de la lumière. Possibilité de faire de même avec un jeu de filtres C, J et M (en cliquant sur le bouton en bas à droite de l'écran).

ANIMATION : Restitution des couleurs par un écran : Faire varier la composition RVB de la couleur et visualiser le résultat sur les pixels et l'écran.

ANIMATION : Synthèse additive et soustractive

ANIMATION : Comprendre la couleur des objets :

 Allumer la lampe, cocher "décomposition de la lumière" et choisir des objets colorés à placer sous la lampe. Visualiser la composition de la lumière produite par la lampe puis la lumière diffusée par l'objet éclairé. Visualiser l'effet des filtres sur la lumière émise par la lampe. C'est dommage qu'il n'y ait pas un oeil à droite de l'écran qui reçoive les radiations diffusées.

ANIMATION : Comprendre la couleur des objets :

 Le même principe que l'animation au dessus avec un graphisme différent et avec un oeil qui reçoit la lumière diffusée par l'objet éclairé.

Sources de lumière colorée

Différentes sources de lumière : étoiles, lampes variées, laser, DEL, etc.
Couleur des corps chauffés. Loi de Wien.
Interaction lumière-matière : émission et absorption.
Quantification des niveaux d’énergie de la matière.
Modèle corpusculaire de la lumière : le photon. Énergie d’un photon.
Relation E = h.n  dans les échanges d’énergie.
Spectre solaire.
Domaines des ondes électromagnétiques.

- Distinguer une source polychromatique d’une source monochromatique caractérisée par une longueur d’onde dans le vide.
- Connaître les limites en longueur d’onde dans le vide du domaine visible et situer les rayonnements infrarouges et ultraviolets.
- Exploiter la loi de Wien, son expression étant donnée.
- Interpréter les échanges d’énergie entre lumière et matière à l’aide du modèle corpusculaire de la lumière. 
- Connaître les relations l = c/n  et DE = hn et les utiliser pour exploiter un diagramme de niveaux d’énergie.
- Expliquer les caractéristiques (forme, raies) du spectre solaire.
- Pratiquer une démarche expérimentale permettant d’illustrer et de comprendre la notion de lumière colorée.
- Interpréter les échanges d’énergie entre lumière et matière à l’aide du modèle corpusculaire de la lumière. 
- Connaître les relations l = c/n  et DE = hn et les utiliser pour exploiter un diagramme de niveaux d’énergie.
- Expliquer les caractéristiques (forme, raies) du spectre solaire.

ANIMATION : les ondes électromagnétiques (CNES) :

ANIMATION : les ondes électromagnétiques : vue d'ensemble des ondes électromagnétiques avec quelques applications principales (four micro-onde, téléphone portable, wifi, ...). Possibilité de cliquer sur les images pour ouvrir une fenêtre avec des informations supplémentaires.

Les ondes électromagnétiques

ANIMATION : produire une onde électromagnétique en faisant osciller un électron : possibilité d'amener en classe la relation entre la fréquence et la longueur d'onde avec cette animation.

ANIMATION : Profil spectral d'un corps noir

ANIMATION : Profil spectral d'un corps noir

Site pour revoir le modèle de Bohr de l'atome :

ANIMATION : Modèle de Bohr de l'atome

ANIMATION : Revoir le modèle de Bohr de l'atome sous forme d'un diaporama

Matières colorées

Loi de Beer-Lambert.
Synthèse soustractive.
Colorants, pigments ; extraction et synthèse.
Réaction chimique : réactif limitant, stœchiométrie, notion d’avancement.
Dosage de solutions colorées par étalonnage.

- Interpréter la couleur d’un mélange obtenu à partir de matières colorées.
- Pratiquer une démarche expérimentale mettant en œuvre une extraction, une synthèse, une chromatographie.
- Identifier le réactif limitant, décrire quantitativement l’état final d’un système chimique.
- Interpréter en fonction des conditions initiales la couleur à l’état final d’une solution siège d’une réaction chimique mettant en jeu un réactif ou un produit coloré.
- Pratiquer une démarche expérimentale pour déterminer la concentration d'une espèce colorée à partir d'une courbe d'étalonnage en utilisant la loi de Beer-Lambert.

ANIMATION : faire une dilution : choisir la solution mère et la verrerie pour réaliser une dilution (très bien pour revoir la notion de facteur de dilution).

ANIMATION : rappel du protocole et du principe de la chromatographie

QUIZZ : Equilibrer des équations chimiques sans ions

 QUIZZ : Equilibrer des équations chimiques avec ions

ANIMATION : la loi de Beer-Lambert et le principe du fonctionnement d'un spectrophotomètre :  possibilité d'observer le spectre de solutions à diverses concentrations et de choisir la longueur d'onde d'étude.

Le principe d'un spectrophotomètre (english)

ANIMATION : la loi de Beer-Lambert :  pour revoir le cours.

ANIMATION : la loi de Beer-Lambert illustrée par les spectres d'absorptions

ANIMATION : la loi de Beer-Lambert par le PhET :

ANIMATION : illustration de la notion d'avancement :  possibilité de modifier les coefficients stœchiométriques.

ANIMATION : illustration de notion d'avancement en fabriquant des vélos :

avancement, stoechiométrie

ANIMATION : pour se tester sur les tableaux d'avancement :

LIVRE NUMÉRIQUE : pour revoir le cours et se tester sur les tableaux d'avancement :

Molécules organiques colorées : structures moléculaires, molécules à liaisons conjuguées.
Indicateurs colorés.
Liaison covalente.
Formules de Lewis ; géométrie des molécules.
Rôle des doublets non liants.
Isomérie Z/E.

- Savoir que les molécules de la chimie organique sont constituées principalement des éléments C et H.
- Reconnaître si deux doubles liaisons sont en position conjuguée dans une chaîne carbonée.
- Établir un lien entre la structure moléculaire et le caractère coloré ou non coloré d’une molécule.
- Repérer expérimentalement des paramètres influençant la couleur d’une substance (pH, solvant, etc.).
- Décrire à l’aide des règles du « duet » et de l’octet les liaisons que peut établir un atome (C, N, O, H) avec les atomes voisins.
- Interpréter la représentation de Lewis de quelques molécules simples.
- Mettre en relation la formule de Lewis et la géométrie de quelques molécules simples.
- Prévoir si une molécule présente une isomérie Z/E.
- Savoir que l'isomérisation photochimique d'une double liaison est à l'origine du processus de la vision.
- Mettre en œuvre le protocole d’une réaction photochimique.
- Utiliser des modèles moléculaires et des logiciels de modélisation.
- Recueillir et exploiter des informations sur les colorants, leur utilisation dans différents domaines, et les méthodes de détermination des structures (molécules photochromes, indicateurs colorés, peintures, etc.).
- Distinguer une source polychromatique d’une source monochromatique caractérisée par une longueur d’onde dans le vide.

ANIMATION : représentations de Lewis, représentation de l'octet et du duet :

VSEPR (la fin est hors programme)

Les erreurs les plus courantes (english)

Des exemples (english)

La représentation de Cram en réalité augmentée

ANIMATION : influence du nombre de liaisons doubles conjuguées :  cliquer sur la formule brute de l'anthracène et du tetracène pour que leurs spectres s'affichent.

ANIMATION : la couleur du carotène

ANIMATION : très belle illustration du mécanisme de la vision :  cliquer sur NEXT puis sur l'interrupteur pour provoquer la photo-isomérisation du rétinal.

ANIMATION : construire des molécules :  cliquer sur RUN NOW puis explorer les 3 onglets pour construire des molécules très simples puis complexes (3ème onglet). Visualisation en 3D possible.

ANIMATION: La théorie VSEPR (géométrie des molécules dans l'espace) : Idéal pour expliquer VSEPR en cours.

ANIMATION: Le principe de la représentation de Cram.

ANIMATION : comprendre la représentation topologique :  des exemples de molécules avec passage de la formule semi-développée à la formule topologique.

Cohésion et transformations de la matière (à l'échelle nucléaire)

La matière à différentes échelles : du noyau à la galaxie. 
Particules élémentaires : électrons, neutrons, protons. 
Charge élémentaire e.
Interactions fondamentales : interactions forte et faible, électromagnétique, gravitationnelle.
Cohésion du noyau, stabilité.
Radioactivité naturelle et artificielle. Activité.
Réactions de fission et de fusion.
Lois de conservation dans les réactions nucléaires.
Défaut de masse, énergie libérée.
Réactions nucléaires et aspects énergétiques associés.
Ordre de grandeur des énergies mises en jeu.

- Connaître les ordres de grandeur des dimensions des différentes structures des édifices organisés. 
- Connaître l’ordre de grandeur des valeurs des masses d’un nucléon et de l’électron.
- Savoir que toute charge électrique peut s’exprimer en fonction de la charge élémentaire e. 
- Associer, à chaque édifice organisé, la ou les interactions fondamentales  prédominantes. 
- Utiliser la représentation symbolique ; définir l’isotopie et reconnaître des isotopes.
- Recueillir et exploiter des informations sur la découverte de la radioactivité naturelle et de la radioactivité artificielle. 
- Connaître la définition et des ordres de grandeur de l’activité exprimée en becquerel. 
- Utiliser les lois de conservation pour écrire l’équation d’une réaction nucléaire.  
- Utiliser la relation E libérée  = │∆m│c².
- Recueillir et exploiter des informations sur les réactions nucléaires (domaine médical, domaine énergétique, domaine  astronomique, etc.). 

ANIMATION : la matière à différentes échelles : visualiser la matière du neutrino à l'univers observable. Possibilité de cliquer sur les images pour avoir plus de détails, d'arrêter la musique (en haut à droite de l'écran)

ANIMATION : comparaison des 4 interactions fondamentales :

ANIMATION : De l'atome à la radioactivité : cette animation produite par le CEA illustre les 3 principaux types de radioactivité (alpha, beta - et beta +).

ANIMATION : La pénétration des rayonnements dans la matière : cette animation est également produite par le CEA.

Etienne Klein à propos de la relation E = mc2

ANIMATION : peser des nucléons isolés ou des noyaux : cette animation permet de "peser" des noyaux et de montrer la perte de masse qui accompagne une réaction nucléaire.

ANIMATION : La fission nucléaire

ANIMATION : La fusion nucléaire

ANIMATION : La réaction en chaîne

ANIMATION : Le principe de fonctionnement d'une centrale nucléaire

ANIMATION : Reconstituer une centrale nucléaire pour en comprendre le fonctionnement :

Cohésion et transformations de la matière (à l'échelle moléculaire)

Solide ionique. Interaction électrostatique ; loi de Coulomb. 
Solide moléculaire. Interaction de Van der Waals, liaison hydrogène. 
Électronégativité.
Effet du caractère polaire d’un solvant lors d’une dissolution.
Nomenclature des alcanes et des alcools ; formule semi-développée.
Lien entre les températures de changement d’état et la structure moléculaire dans le cas de l’eau, des alcools et des alcanes. 
Miscibilité des alcools avec l’eau. 
Réactions chimiques et aspects énergétiques associés : énergie libérée lors de la combustion d’un hydrocarbure ou d’un alcool  ; ordres de grandeur.
Conservation de la matière lors d’une dissolution.
Variation de température et transformation physique d’un système par transfert thermique. 

- Interpréter la cohésion des solides ioniques et moléculaires. 
- Réaliser et interpréter des expériences simples d’électrisation. 
- Recueillir et exploiter des informations sur les applications de la structure de certaines molécules (super absorbants, tensioactifs, alginates, etc.).
- Prévoir si un solvant est polaire.
- Écrire l’équation de la réaction associée à la dissolution dans l’eau d’un solide ionique.
- Savoir qu’une solution est électriquement neutre.
- Élaborer et réaliser un protocole de préparation d’une solution ionique de concentration donnée en ions.
- Mettre en œuvre un protocole pour extraire une espèce chimique d’un solvant. 
- Interpréter à l’échelle microscopique les aspects énergétiques d’une variation de température et d’un changement d’état. 
- Pratiquer une démarche expérimentale pour mesurer une énergie de changement d’état. 
- Reconnaître une chaîne carbonée linéaire, ramifiée ou cyclique. Nommer un alcane et un alcool.
- Donner les formules semi-développées correspondant à une formule brute donnée dans le cas de molécules simples.
- Interpréter : l’évolution des températures de changement d’état au sein d’une famille de composés ; les différences de température de changement d’état entre les alcanes et les alcools ; la plus ou moins grande miscibilité des alcools avec l’eau.
- Réaliser une distillation fractionnée. 
- Écrire une équation de combustion.
- Mettre en œuvre un protocole pour estimer la valeur de l’énergie libérée lors d’une combustion.

Animation : illustration de la charge par influence :

Animation : illustration de la charge par contact :

Animation : illustration de la charge par frottement :

Animation : électrisation d'un ballon par frottement (PhET) :

ANIMATION : Revoir en image le protocole de dissolution d'un soluté

ANIMATION : Revoir en image le protocole de dilution d'un solution mère

ANIMATION : Dissolution du sel de table (chlorure de sodium) : 

cette animation commentée en anglais montre le mécanisme de la dissolution au niveau microscopique.

ANIMATION : Dissolution des solides ioniques : 

cette animation est très complète. Elle permet de travailler sur les équations chimiques de dissolution et sur le mécanisme de dissolution des solides ioniques par l'eau.

Illustration de l'effet thermique d'une dissolution

L'électronégativité

L'essentiel sur les interactions entre molécules

Les erreurs à ne pas faire à propos des liaisons hydrogène

ANIMATION : le montage de distillation fractionnée :

Champs et forces

ANIMATION : Le champ de pesanteur terrestre à différentes échelles : cette animation permet d'explorer le champ gravitationnel terrestre.

ANIMATION : visualiser le champ électrique : cette animation permet d'ajouter des charges et de visualiser les lignes de champ (ainsi que les équipotentielles).

ANIMATION : Le champ magnétique au voisinage d'un aimant droit :

Formes et principe de conservation de l’énergie

Convertir l’énergie et économiser les ressources (conversions de l'énergie électrique)

Convertir l’énergie et économiser les ressources (conversion d'énergie chimique en énergie électrique)