SCIENCES BAC BLANC N 1 DUREE : 1H30

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1 DECEMBRE 2015 MM. COUTRY, GUERIN, MARTEL ET ZAJAC SCIENCES BAC BLANC N 1 DUREE : 1H30 8 PAGES CALCULATRICE INTERDITE PARTIE 1 : LA VISION DES BEBES 8 POINTS PARTIE 2 : PEINTURE OPTIQUE 6 POINTS PARTIE 3 : CONES ET BATONNETS 1 ANNEXE A RENDRE 6 POINTS Les 3 parties devront être rédigées sur 3 copies séparées Bac Blanc décembre /8

2 PARTIE 1 : LA VISION DES BEBES (8 POINTS) Tout le monde a déjà entendu au moins une fois cette affirmation : «Les bébés ne voient rien à la naissance» ou «les bébés sont aveugles pendant 40 jours.» Pourtant, les mamans ont l'impression que leur nourrisson les regarde. Alors qu'en est-il? D après Document 1 : description de la vision des nouveau-nés comparée à la vision réelle d'un adulte Vision supposée à 70 cm, d un visage de femme, par des bébés de 1 mois, 2 mois, 3 mois et d un adulte (sans tenir compte des couleurs). Un bébé vient au monde avec une acuité visuelle* de l ordre du vingtième de celle d un adulte. Jusqu à six semaines, sa vision est essentiellement en «noir et blanc». Il perçoit des mouvements et des contours flous. Son regard est instinctivement attiré vers la lumière et les images nouvelles. * acuité visuelle : capacité à distinguer les détails Document 2 : comparaison des cônes du nouveau né et de l adulte Document 2a : densité des cônes au niveau de la fovéa Bébé âgé d une semaine Adulte cônes/mm² cônes/mm² Document 2b : aspect des cônes Le segment externe des cônes est formé d un empilement de disques enchâssés dans la membrane de la cellule. C est sur ces disques que se trouvent les pigments (opsines) sensibles à la lumière. La taille de ce segment est de 45 μm chez l adulte. D après http : lecerveau.mcgill.ca Structure d'un cône Bac Blanc décembre /8

3 Taille du segment externe en fonction de l âge Document 3 : formation des images Dès ses premières semaines de vie, le nourrisson peut voir plus nettement des objets situés à des distances inférieures à 30 cm de son visage. Plus loin, l image est floue. Ceci s explique par la rigidité et la courbure importante du cristallin à la naissance. COMMENTAIRE RÉDIGÉ : Votre sœur ainée qui vient d avoir un bébé se demande comment il la voit. Construire un argumentaire pour lui expliquer la vision actuelle de son bébé et l'évolution avec l'âge vers une vision normale. Vous développerez votre argumentation en vous appuyant sur les documents et sur votre culture (qui intègre, entre autres, les connaissances acquises dans les différents champs disciplinaires). Bac Blanc décembre /8

4 PARTIE 2 : PEINTURE OPTIQUE (6 POINTS) Document 1 : «De l art ou de la physique?» Le pointillisme nommé aussi divisionnisme est une technique picturale, proche de celle des impressionnistes qui fragmentaient déjà leurs touches en petites taches de couleur vive [ ], que l'œil organise et reconstitue en objet identifiable lorsqu'il les regarde de loin. Georges Seurat développe cette technique en s'appuyant sur les études de la lumière du chimiste Eugène Chevreul. Document 2 : le cercle chromatique Détail de la parade du cirque de Georges Seurat Document 3 : le pointillisme. Lorsque le tableau est regardé à une certaine distance, les taches de couleur ne peuvent être distinguées les unes des autres et se fondent optiquement les unes aux autres. L'aspect visuel obtenu est différent de celui obtenu en mélangeant des couleurs sur une palette et en les appliquant ensuite sur la toile. Certains décrivent le résultat comme plus brillant ou plus pur car le mélange est réalisé par l'oeil et non par le pinceau. L'explication est liée aux théories sur l'additivité et la soustractivité des couleurs : habituellement, lorsque des couleurs sont produites par un mélange de pigments, la synthèse soustractive joue [ ]. Ainsi, mélanger des pigments de cyan, de magenta et de jaune (les couleurs primaires soustractives) produit une couleur proche du noir. En revanche, lorsqu'on mélange des couleurs produites par des sources de lumière, c'est l'additivité qui joue son rôle : le mélange de faisceaux lumineux des trois couleurs rouge, vert et bleu produit une lumière blanche. Bac Blanc décembre /8

5 QUESTIONS : Question 1 : A l aide des documents, expliquer la technique de restitution des couleurs des artistes utilisant la technique pointilliste. Question 2 : Préciser, en utilisant le cercle chromatique (document 2), la couleur qu obtiendra le peintre en mélangeant sur sa palette de la peinture cyan et jaune. Question 3 : En utilisant le cercle chromatique (document 2) et le document 3, expliquer comment un peintre pointilliste, qui n utiliserait que des peintures bleue, rouge et verte, obtient sur sa toile, une couleur jaune. Question 4 : Le document 3 cite les principes des synthèses additive et soustractive. 4.a- Nommer un objet du quotidien utilisant le principe de la synthèse additive de la lumière. 4.b- Nommer un objet du quotidien utilisant le principe de la synthèse soustractive des couleurs. Question 5 : Une personne atteinte de presbytie regardant l œuvre de Seurat (document 1) ne comprend pas le terme «pointilliste» donné à ce tableau. 5.a- Préciser le type de verre correcteur que cette personne doit utiliser pour comprendre le pointillisme. 5.b- D après les documents et les connaissances personnelles acquises, expliquer les raisons de cette incompréhension. Bac Blanc décembre /8

6 PARTIE 3 : CONES ET BATONNETS (6 POINTS) QUESTION 1 : On peut établir des relations de parenté en comparant l'enchaînement des acides aminés constituant une protéine (séquence de la protéine). Le document ci-dessous correspond à un arbre de parenté de 4 primates. Document 1 : Arbre de parenté de 4 primates. On cherche à valider cet arbre de parenté à partir de la comparaison des séquences protéiques d'un pigment photorécepteur commun à tous ces primates : l'opsine bleue. Répondez à la question 1 sur la feuille annexe QUESTION 2 : Les graphiques ci-dessous montrent la densité des photorécepteurs (cônes et bâtonnets) et l'acuité visuelle en fonction de l'excentricité dans la rétine. Document 2a : Graphique présentant la répartition des photorécepteurs dans la rétine en fonction de l'excentricité. Document 2b : Graphique présentant l'acuité visuelle de la rétine en fonction de l'excentricité. Remarques : L'excentricité correspond à l'éloignement d'un point donné de la rétine par rapport au centre de celle-ci, repéré par 0 sur le graphe. Plus on s'éloigne du centre de la rétine et plus l'excentricité augmente. L'acuité visuelle définit la qualité de la vue d'une personne. Elle permet de mesurer la capacité à discerner deux points différents situés à la distance minimale de vision distincte. En France, l'acuité visuelle est exprimée en dixièmes. On cherche à établir un lien entre la répartition des photorécepteurs et l'acuité visuelle. Répondez à la question 2 sur la feuille annexe Bac Blanc décembre /8

7 QUESTION 3 : Le graphique ci-dessous montre le seuil de sensibilité des photorécepteurs de l'œil en fonction de la longueur d'onde. Le seuil de sensibilité correspond à l'éclairement minimal provoquant une réponse. Pour le réaliser, les photorécepteurs (cônes et bâtonnets) ont été soumis à des lumières de longueurs d'ondes différentes. Pour chaque longueur d'onde, ils ont reçu d'abord un éclairement (mesuré en lux) faible, puis de plus en plus fort. Les cônes S sont sensibles au bleu. Les cônes M sont sensibles au vert. Les cônes L sont sensibles au rouge. Les bâtonnets ne sont pas sensibles aux couleurs. Sachant que l'intensité lumineuse reçue par l'œil une nuit de pleine lune est d'environ 1 lux, exploitez le graphique pour expliquer pourquoi on ne perçoit pas les couleurs dans ces conditions d'éclairement. Bac Blanc décembre /8

8 PARTIE 3 ANNEXE À RENDRE AVEC LA COPIE Question 1 : Parmi les tableaux ci-dessous, présentant le nombre d'acides aminés différents entre les opsines bleues de ces primates, cochez celui vous permettant de justifier l'arbre de parenté. Tableau 1 Espèces Cebus Homme Chimpanzé Macaque Cebus Homme Chimpanzé 0 13 Macaque 0 Tableau 2 Espèces Cebus Homme Chimpanzé Macaque Cebus Homme Chimpanzé 0 13 Macaque 0 Tableau 3 Espèces Cebus Homme Chimpanzé Macaque Cebus Homme Chimpanzé 0 13 Macaque 0 Tableau 4 Espèces Cebus Homme Chimpanzé Macaque Cebus Homme Chimpanzé 0 13 Macaque 0 Question 2 : Cochez uniquement la réponse exacte La mise en relation des informations apportées par ces deux graphiques permet de déduire que l'acuité visuelle est maximale dans la région de la rétine où sont présents : Uniquement des bâtonnets Uniquement des cônes Autant de cônes que de bâtonnets Moins de cônes que de bâtonnets NOM : PRENOM : Bac Blanc décembre /8

9 Pb 1 : pas de chiffre = réponse non justifiée Bac Blanc décembre /8

10 Pb 2 : lien de causalité «il ne suffit pas d écrire en effet pour démontrer» ; exemple «Je suis fatigué. En effet je suis habillé en manteau noir Bac Blanc décembre /8

11 Pb 3 : pas de connaissances Pb 4 : la construction optique non utilisée Bac Blanc décembre /8

12 Barème partie 1- EN GRAS & SOULIGNE, c est du cours Faits tirés des documents Pourquoi le bébé voit-il flou? Doc 1 : De 1 à 3 mois, vision floue et acuité visuelle 20 fois moindre que l adulte. Doc 3 : A la naissance la vision proche est nette ; au-delà de 30 cm flou. Construction optique pour objet proche : pas de différence entre le bébé et l adulte = la distance focale F permet la formation de l image A B sur la rétine. Construction optique pour objet éloigné : différence entre le bébé et l adulte = la distance focale F augmente chez l adulte pas chez le bébé ; csq : formation de l image A B avant la rétine chez le bébé Pourquoi le bébé voit-il en noir et blanc? Doc 1 : Jusqu à 6 semaines, le bébé ne perçoit pas les couleurs ; mais la lumière oui. Doc 2 : Un bébé possède 5 fois moins de cônes. Le segment externe du cône contient des disques avec des opsines. Doc 3 : La taille du segment externe augmente fortement entre 0 et 5 ans passe de 4 à 30 µm Doc 1, 2, 3 : Le cristallin s assouplit. Le nombre de cône augmente. La taille du segment externe des cônes augmente Interprétations L acuité visuelle mesure la capacité à distinguer les détails ; pourquoi le bébé possède-t-il une acuité réduite? Le trouble de la vision du bébé est lié à la distance de l objet ; hypothèse = pb d accommodation. Cristallin = lentille convergente. Chez le bébé, vergence trop élevée et ne varie pas ; œil myope, CQFD! Perception différente des couleurs et de l intensité lumineuse. Le pb de vision des couleurs s interprète par : o Moins de cônes (couleurs RVB, opsine) o Des cônes au segment externe réduit, avec moins de disques donc d opsine, CQFD! Et en grandissant? L accommodation devient possible = vision nette de loin. La rétine devient photosensibles aux lumières RVB = vision en couleur. Barème partie 3 QCM 1) Réponse 1 /2 2) Réponse 2 /2 3) Le seuil de sensibilité des cônes est de lux pour les cônes M, lux pour les cônes L, / lux pour les cônes S. La nuit, l intensité lumineuse est de 1 lux : aucun des 3 cônes n est excité ; C est le cas des bâtonnets qui possèdent un seuil de 1 lux : la nuit tous les chats sont gris. Bac Blanc décembre /8