1. Le pH des solutions aqueuses
Au laboratoire photo argentique, le pH des bains (révélateur, bain d'arrêt, fixeur) conditionne la qualité du traitement. Le pH mesure l'acidité d'une solution aqueuse.
pH d'une solution aqueuse : pH = −log [H3O+], où [H3O+] est la concentration en ions oxonium, exprimée en mol·L−1. Relation inverse : [H3O+] = 10−pH.
Échelle usuelle (conditions ordinaires) :
- pH < 7 : solution acide (plus [H3O+] est forte, plus la solution est acide et plus le pH est faible) ;
- pH ≈ 7 : solution neutre (pH de l'eau pure, voisin de 7) ;
- pH > 7 : solution basique.
Quand le pH diminue de 1, la concentration [H3O+] est multipliée par 10 (échelle logarithmique).
Exemple résolu — Bain d'arrêt : un bain d'arrêt (acide acétique dilué) a une concentration [H3O+] = 2,0 × 10−4 mol·L−1. Quel est son pH ?
pH = −log (2,0 × 10−4) = −(log 2,0 + log 10−4) = −(0,30 − 4,0) = 3,7.
La solution est acide (pH < 7), ce qui stoppe bien l'action du révélateur (basique).
Exemple résolu — Sens inverse : une eau de rinçage affiche pH = 5,0. [H3O+] = 10−5,0 = 1,0 × 10−5 mol·L−1.
Déterminer une concentration par titrage (protocole, suivi pH-métrique) :
- 1. Écrire l'équation de la réaction support du titrage (réaction totale, rapide, unique ; ex. acide + base : H3O+ + HO− → 2 H2O).
- 2. Prélever un volume précis V de la solution à doser (pipette jaugée) dans un bécher, avec la sonde du pH-mètre.
- 3. Verser la solution titrante par la burette, mL par mL, en relevant le pH.
- 4. Tracer pH = f(V) : le saut de pH donne le volume équivalent VE.
- 5. À l'équivalence, les réactifs ont été mélangés dans les proportions de l'équation : en déduire la quantité de matière puis la concentration cherchée.
2. Polymères et matières plastiques
Polymère : macromolécule constituée par la répétition d'un même motif, le monomère. Exemple : le polyéthylène est un assemblage répété de motifs issus de l'éthylène.
Matière plastique : matériau composé de plusieurs polymères (et d'additifs : colorants, plastifiants, charges). Les réactions de polymérisation ne sont pas au programme.
Plastique biodégradable : matière plastique dégradable par les micro-organismes (ex. bioplastique à base d'amidon de maïs, synthétisable en TP). Enjeu : packagings imprimés plus respectueux de l'environnement.
- Applications : pellicules et films, emballages souples, supports rigides de communication (PVC, PMMA « plexiglas »), films biodégradables pour packaging.
3. Chaîne complète de transmission d'informations
Chaîne de transmission d'informations :
- Modulateur : met le signal (image, son, données) « en forme » pour le transport (modulation d'une porteuse ou codage lumineux) ;
- Canal de transmission : émetteur → milieu de transmission (air, câble, fibre) → récepteur ;
- Démodulateur : extrait le signal transporté et restitue l'information.
Exemple — envoi d'un fichier image par fibre : l'ordinateur (modem/box) module le signal lumineux (modulateur) ; la fibre transporte les impulsions lumineuses (canal : émetteur laser, fibre, récepteur photodiode) ; la box de l'imprimeur démodule et restitue le fichier (démodulateur).
4. La diffraction de la lumière
Diffraction : étalement d'une onde lumineuse lorsqu'elle traverse une ouverture ou rencontre un obstacle dont la taille est comparable à la longueur d'onde λ. La lumière ne se propage plus en ligne droite : elle forme une tache centrale élargie entourée de franges.
θ ≈ λ / a (demi-angle d'étalement, en radian)
- θ : angle caractéristique de diffraction (rad)
- λ : longueur d'onde de la lumière (m)
- a : taille de l'ouverture ou de l'obstacle (m)
Plus l'ouverture est petite, plus la diffraction est marquée ; plus λ est grande, plus elle est marquée aussi.
Exemple résolu — Diffraction et netteté en photo : un photographe ferme son diaphragme à f/22 (ouverture a ≈ 0,50 mm) pour gagner en profondeur de champ. Avec λ = 650 nm = 6,5 × 10−7 m : θ = λ / a = 6,5 × 10−7 / 5,0 × 10−4 = 1,3 × 10−3 rad. Sur le capteur situé à D ≈ 10 mm, la tache de diffraction vaut environ L = 2 D θ ≈ 2 × 0,010 × 1,3 × 10−3 = 2,6 × 10−5 m ≈ 26 µm, de l'ordre de plusieurs pixels : fermer trop le diaphragme fait perdre en netteté ! La diffraction devient pertinente quand a est de l'ordre de grandeur de quelques dizaines de λ ou moins.
Sécurité : les solutions de titrage (acides, bases) et les bains de traitement photo sont corrosifs ou irritants : pictogrammes, blouse, gants, lunettes, tri sélectif des effluents (un fixeur usagé contient de l'argent et ne va jamais à l'évier). Laser de diffraction : ne jamais viser les yeux, méfiance vis-à-vis des réflexions.