Sujet du bac 2015 de physique-Chimie (enseignement obligatoire) — Nouvelle-Calédonie (Série S) (Série S)

BACCALAURÉAT GÉNÉRAL SESSION 2015 PHYSIQUE-CHIMIE Série S DURÉE DE L'ÉPREUVE: 3 h 30 - COEFFICIENT:6 L'usage d'une c~lculatriceEST autorisé. Ce sujetne nécessite pas de feuillede papier millimétré. Ce sujetcomporte troisexercicesprésentés sur 13 pages numérotées de 1 à 13 Y compris celle-ci. La page d'annexe (page 13) EST À RENDRE AVEC LA COPIE,même siellen'a pas étécomplétée. Le candidat doittraiterlestroisexercicesquisont indépendants lesuns des autres. 15PYOSNC1 Page: EXERCICE 1-LE SMARTPHONE, L'OUTIL MULTIMÉDIA (6 points) De nos jours,le smartphone estdevenu un outilmultimédia de plusen plusapprécié.À luiseul,ilcombine toutes les fonctionnalités«high-tech)} du moment: téléphone mobile, appareil photo, courriels, internet...Ses applicationsetsa compacitéfont de luil'appareilmultimédialeplusutilisé. Le butde cetexerciceestd'étudierle principede fonctionnement du capteurde l'appareilphotointégrédans lesmartphone, puislescaractéristiquesde l'image numérique obtenue. Données: ~ 1 eV = 1,60 X 10-19J ; ~ constante de Planck h = 6,63 x 10-34J.s; ~ 1 octet= 8 bits. 1. Du capteur à l'image numérique Du capteur à l'image en couleurs Le capteur La plupartdes téléphones portablessont équipésd'un appareilphotographiquenumérique doté d'un capteur de lumière. Ce capteur se présente sous forme d'un quadrillagede cellulesphotosensiblesappelées photosites.Chaque photositeest constituéd'une photodiode à base de silicium,capable d'absorber les photons d'énergie supérieureà 1,14eV. Par effet photoélectrique,ces photons absorbés sont à l'origined'un signalélectriqueproportionnelà la quantitéde lumière reçue. Ce signalanalogiqueestensuitenumérisé grâce à un convertisseuranalogique numérique puistraitéavantd'être stockéen mémoire. L'image en noiretblanc Sil'on utilisaitdirectement les données fournies par le capteur,on obtiendraitune image en niveaude gris codé sur 8 bitsquis'étendraitdu noir au blanc (le noir est associéà la valeur0, tandisque le blanc est associéà lavaleur255 en décimal). L'image en couleurs Pour obtenirune image en couleurs,on place devant le capteur une matrice de Bayer (figure1). Cette matrice estconstituéed'une mosaïque de filtrescolorés:rouge (R), vertM, et bleu (B), les troiscouleurs primairesde la synthèse additive.Avec cettematrice,chaque photositeestrecouvertd'un filtrede couleur rouge,vertou bleuselon ladispositiondonnée en figure1. Ainsipour chaque photosite,on code sur 8 bits l'intensitélumineuse associéeà une seule des troiscomposantes RVB de la lumière,lesdeux autresétant ignorées (figure2). Matricede Bayer \ RVB ~H lM Photosite " RVB .,~. V 1 RVB H. Rayonnement incident …