Partie 1
OBSERVER
Couleurs et images
Comment l’œil fonctionne-t-il ? D’où vient la lumière colorée ? Comment créer de la couleur ?
Semaine 1
Couleur, vision et image
CHAPITRE 1 : IMAGES FORMEES PAR LES LENTILLES MINCES CONVERGENTES
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Notions et Contenus
Lentilles minces convergentes : images réelle et virtuelle.
Distance focale, vergence.
Relation de conjugaison ; grandissement
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Compétences attendues
Déterminer graphiquement la position, la grandeur et le sens de l’image d’un objet-plan donnée par une lentille convergente.
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ACTVITÉS
TP1 : Étude d’une lentille mince convergente
Objectifs : Modéliser le comportement d’une lentille mince convergente à partir d’une série de mesures.
Situation déclenchante :
 
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TECHNICIEN EN OPTIQUE DE PRECISION
Le technicien en optique de précision, ou opérateur optique, façonne le verre ou la silice, qui entrent dans la fabrication d'éléments optiques. Il les intègre ensuite à des microscopes, des jumelles, des télescopes, des lasers, des caméras infrarouges, etc.
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Semaine 2
Couleur, vision et image
CHAPITRE 2 : L’ŒIL ET SON PRINCIPE DE FONCTIONNEMENT
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Notions et Contenus
L’œil ; modèle de l’œil réduit.
Accommodation.
Fonctionnements comparés de l’œil et d’un appareil photographique.
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Compétences attendues
Décrire le modèle de l’œil réduit et le mettre en correspondance avec l’œil réel.
Modéliser l’accommodation du cristallin
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ACTVITÉS
TP2 : Étude comparée du fonctionnement optique de l’œil et de l’appareil photographique
Objectifs : Réaliser des expériences pour comparer les fonctionnements optiques de l’œil et de l’appareil photographique.
Situation déclenchante :
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Si vous deviez supprimer une photo, laquelle enlèveriez-vous ?
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OPHTAMOLOGISTE
L’ophtalmologiste traite les troubles de la vision, anomalies du système optique formées par la cornée, le cristallin et la rétine : myopie, hypermétropie, astigmatisme, presbytie, troubles de la vision binoculaire, strabisme. Toutes ces anomalies peuvent être corrigées par des verres correcteurs, par des séances de rééducation et/ou par une intervention chirurgicale que l’ophtalmologiste opère lui-même.
Il traite également toutes les maladies de l’œil, liées à l’âge ou non : kératite, cataracte, dégénérescence maculaire, décollement de la rétine… Il traite aussi des pathologies de la paupière : orgelet, glaucome.
Une fois son diagnostic donné, l’ophtalmologiste est en relation avec les opticiens qui réalisent lunettes ou lentilles prescrites par lui, et avec les orthoptistes qui conduisent les rééducations oculaires éventuellement nécessaires
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Semaine 3
Couleur, vision et image
CHAPITRE 3 : COULEURS DES OBJETS
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Notions et Contenus
Couleurs des objets.
Synthèse additive, synthèse soustractive.
Absorption, diffusion, transmission.
Vision des couleurs et trichromie. Daltonisme.
Principe de la restitution des couleurs par un écran plat (ordinateur, téléphone portable,…)
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Compétences attendues
Interpréter la couleur observée d’un objet éclairée à partir 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.
Distinguer couleur perçue et couleur spectrale.
Recueillir et exploiter des informations sur le principe de restitution des couleurs par un écran plat
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ACTVITÉS
TP3 : Facteurs influençant la couleur des objets
Objectifs : Illustrer expérimentalement les notions de couleurs des objets.
Situation déclenchante :
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Indique ce que l’on observe lorsque les deux lampes seront branchées.
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Étude de document : « La technologie LCD, formation de la couleur » (extrait du site erenumerique.fr)
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CHROMISTE
Professionnel de la photo, le chromiste est un spécialiste de la couleur, qui restitue aux films leurs couleurs et retouche les photos numériques.
Il a pour missions principales de retoucher les photos numériques de grande résolution et plus particulièrement de la chromie, et restitue aux films leurs couleurs. Il valide après retouches les illustrations qui seront intégrées dans la copie originale du produit final.
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Semaine 4
Sources de lumière colorée
CHAPITRE 4 : SOURCES DE LUMIÈRE COLORÉE
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Notions et Contenus
Différentes sources de lumières : étoiles, lampes variées, laser, DEL,…
Domaines des ondes électromagnétiques.
Couleurs des corps chauffés. Loi de Wien.
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Compétences attendues
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.
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ACTVITÉS
TP4 : Obtention de lumières colorées
Objectifs : Pratiquer une démarche expérimentale permettant d’illustrer et de comprendre la notion de lumière colorée.
Situation déclenchante :
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Indique le meilleur moment pour observer le vitrail :
Le jour par temps couvert
Le jour par temps ensoleillé
La nuit
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CRÉATEUR DE VITRAUX
Le métier d'artisan verrier spécialisé dans le vitrail tient autant du métier d'art que de l'artisanat. En effet, s'il nécessite un savoir-faire et des techniques qui ont traversé les siècles et qui perdurent encore à notre époque, il fait avant tout appel à la sensibilité et à l'imagination.
Pour réaliser un vitrail, il faut connaître les méthodes de formation d’une lumières colorée, les différents phénomènes qui influent sur la couleur d’un objet, et maîtriser parfaitement un savoir-faire où différentes techniques se mêlent : les notions de la peinture cuite sur verre, le calibrage, le découpage, le sertissage, la soudure des résilles en plomb à l'étain...
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Semaine 5
Sources de lumière colorée
CHAPITRE 5 : INTRACTION DE LA LUMIÈRE AVEC LA MATIÈRE
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Notions et Contenus
Interaction lumière-matière : émission et absorption.
Quantification des niveaux d’énergie de la matière.
Modèle corpusculaire de la lumière : le photon.
Énergie du photon.
Relation ΔE = hγ dans les échanges
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Compétences attendues
Interpréter les échanges d’énergie entre la lumière et matière à l’aide du modèle corpusculaire de la lumière.
Connaître les relations λ = c/γ et
ΔE = hγ et les utiliser pour exploiter un diagramme de niveaux d’énergie.
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ACTVITÉS
Étude de document : « La spectroscopie en astronomie : «Détermination de l’abondance de soufre dans une étoile vieille»
(extrait du site culturesciencesphysiques.ens-lyon.fr)
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INGÉNIEUR EN PHYSIQUE MOLECULAIRE POUR L’ATMOSPHÈRE ET POUR L’ASTROPHYSIQUE
Son activité concerne la physique moléculaire et ses applications pour l'étude de l'atmosphère terrestre. IL étudie également les processus moléculaires dans des milieux astrophysiques (comètes, planètes, milieu interstellaire). Son expertise s'étend des études expérimentales et théoriques en laboratoire (spectrométrie infrarouge et UV, spectrométrie de masse, surfaces cryogéniques, analyse spectrale, calculs de taux de relaxation, constitution de bases de données moléculaires) aux campagnes de mesures sur le terrain (sondage à distance de la composition troposphérique et stratosphérique sous ballon et depuis le sol, surveillance satellitaire).
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Semaine 6
Matières colorées
CHAPITRE 6 : NOTIONS DE COLORANTS ET DE PIGMENTS
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Notions et Contenus
Colorants, pigments ; extraction et synthèse.
Synthèse soustractive.
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Compétences attendues
Interpréter la couleur d’un mélange obtenu à partir de matières colorées.
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ACTVITÉS
TP5 : Extraction et chromatographie de colorants alimentaires
Objectifs : Réaliser l’extraction d’un colorant et réaliser sa chromatographie.
Situation déclenchante :
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À votre avis, pourquoi a-t-on associé cette plante au jean ?
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TP6 : Synthèse d’un colorant : L’indigo
Objectifs : Réaliser la synthèse d’un colorant.
Situation déclenchante :
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Quel serait votre choix ?
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COLORISTE TEXTILE
A partir d'un échantillon - client, création de la formule de la couleur en fonction de la matière et de l'effet attendu par le client.
Montage de la couleur sur l'échantillon :
- Création de la teinte et de sa formule seul ou en collaboration avec un laboratoire.
- Préparation de la matière en fonction de leurs origines (naturelles ou chimiques) pour permettre la pénétration des colorants.
- Préparation de la teinte en fonction de différents paramètres des matières premières à teindre (poids, température, quantité...).
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Semaine 7
Matières colorées
CHAPITRE 7 : LA RÉACTION CHIMIQUE - NOTION D’AVANCEMENT
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Notions et Contenus
Réaction chimique : réactif limitant, stoechiométrie, notion d’avancement.
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Compétences attendues
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.
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ACTVITÉS
TP7 : Détermination de la concentration d’une espèce colorée par spectrophotométrie
Objectifs : Déterminer la concentration d’une espèce colorée par spectrophotométrie.
Situation déclenchante :
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Que se passe-t-il si on ajoute de l’eau ? Il y aura-t-il moins de colorant ?
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PROFESSEUR DE CHIMIE À L’UNIVERSITÉ
Un professeur de chimie a pour mission de transmettre des connaissances et des compétences dans le domaine de la chimie.
Pour exercer cette profession, il doit posséder un doctorat d’état en chimie.
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Semaine 8
Matières colorées
CHAPITRE 8 : REPRÉSENTATION DE LEWIS ET GÉOMÉTRIE MOLÉCULAIRE
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Notions et Contenus
Liaison covalente.
Formules de Lewis : géométrie des molécules.
Rôle des doublets non liants.
Isomérie Z/E.
Application de l’isomérie.
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Compétences attendues
Décrire à l’aide des règles de « 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.
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,…).
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ACTVITÉS
TP8 : Modélisation de la structure moléculaire
Objectifs : Modéliser la structure des molécules à l’aide des modèles moléculaires et des logiciels de modélisation.
Situation déclenchante :
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H2O
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Comment vous représentez-vous la molécule d’eau dans l’espace ?
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TP9 : Exemples de réactions photochimiques : Bromation du cyclohexane
Objectifs : Mettre en œuvre le protocole d’une réaction photochimique.
Situation déclenchante :
Étude de document : « Comment un colorant peut-il absorber les ondes lumineuses pour donner une couleur? »
(extrait site du colorants.aliments.free)
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INGENIEUR ANALYSTE DE L’AIR
C’est à lui que revient le rôle principal de surveillance de l’air. Il analyse et interprète les données enregistrées par les capteurs et détermine ainsi l’évolution des différents polluants. En cas de risques trop importants, il informe les pouvoirs publics et les industriels.
Les professionnels de ce secteur sont tous des chimistes. Rien de plus normal puisque l’air ambiant ne compte pas moins de 350 réactions photochimiques !
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Semaine 9
Matières colorées
CHAPITRE 9 : STRUCTURE DES MOLÉCULES ORGANIQUES ET LEUR COULEUR
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Notions et Contenus
Modèles organiques colorées : structures moléculaires, molécules à liaisons conjuguées.
Application : Indicateurs colorés.
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Compétences attendues
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 colorée d’une molécule.
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ACTVITÉS
TP10 : Influence de différents facteurs sur la couleur des colorants
Objectifs : Mettre en évidence les facteurs qui influencent la couleur d’une substance chimique.
Situation déclenchante :
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COIFFEUR COLORISTE - PERMANENTISTE
Ou l'art et la manière d'associer couleurs et matière. A la fois architecte du cheveu par son expertise de la mise en forme permanente et artiste peintre par sa maîtrise des ombres et lumières, le métier de coiffeur coloriste-permanentiste ne consiste pas à cacher simplement quelques cheveux blancs indésirables !
Aujourd'hui on change de couleur de cheveux comme d'un accessoire de mode, d'un vêtement, en fonction des tendances ou de ses envies personnelles du moment. Balayage, mèches, reflets.
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Partie 2
COMPRENDRE
Lois et modèles
Quelles sont les causes physiques à l’œuvre dans l’univers ? Quelles interactions expliquent à la fois les stabilités et les évolutions physiques et chimiques de la matière ? Quels modèles utilise-t-on pour les décrire ? Quelles énergies leur sont associées ?
Semaine 10
Cohésion et transformations de la matière
CHAPITRE 10 : ÉCHELLE DES LONGUEURS DANS L’UNIVERS
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Notions et Contenus
La matière à différentes échelles : du noyau à la galaxie.
Particules élémentaires : électrons, neutrons, protons.
Charges élémentaire e.
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Compétences attendues
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 la charge électrique peut s’exprimer en fonction de la charge élémentaire e.
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ACTVITÉS
Étude de document :
«Un système solaire de cinq à sept planètes observé depuis le Chili » (extrait du site lemonde.fr).
« Comment mesurer les distances dans l’Univers ? » (extrait du site futura-sciences.com).
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MICROBIOLOGISTE
Le microbiologiste est un scientifique qui réalise des recherches sur les micro-organismes (virus, champignons, bactéries, algues …) en vue de les combattre ou de les utiliser dans divers domaines (exemple d’application : lutte des pollutions, traitement des eaux, …).
Le microbiologiste observe la relation des micro-organismes avec l'environnement, il rédige des rapports et des articles scientifiques pour partager les résultats de ses recherches.
Il peut être spécialisé dans divers branches liées aux micro-organismes : la bactériologie, la mycologie, la parasitologie, l’immunologie, la virologie, la génétique, la biotechnologie.
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Semaine 11
Cohésion et transformations de la matière
CHAPITRE 11 : LES INTERACTIONS FONDAMENTALES DANS L’UNIVERS
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Notions et Contenus
Interactions fondamentales : interactions forte et faible, électromagnétique, gravitationnelle.
Cohésion du noyau.
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Compétences attendues
Associer, à chaque édifice organisé, la ou les interactions fondamentales prédominantes.
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ACTVITÉS
Étude de document : « La gravitation universelle et l’expérience de la pomme »
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CHERCHEUR EN PHYSIQUE NUCLEAIRE
Le chercheur en physique nucléaire possède un doctorat d’état. Il peut intervenir dans différents domaines, notamment dans le domaine de l’imagerie bio-médicale.
Il peut par exemple travailler sur une technique d’imagerie médicale utilisée en cancérologie : le principe consiste à injecter un radiopharmaceutique qui a un rôle de traceur et permet de mesurer l’évolution des tumeurs.
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