La
couleur des objets
1. La
lumière blanche
1.1 Décomposition
de
la lumière émise par un laser
Expérience 1
(professeur): Eclairer
un prisme avec un laser
La lumière émise par la
laser ne forme qu’une
tache de couleur rouge ; elle est
« monochromatique »
( = "radiation")
1.2 Décomposition de
la lumière blanche
Expérience 2 (élève):
Eclairer un prisme avec un pinceau de lumière blanche
issue d’une
lampe à incandescence. Après sa sortie du prisme, recueillir la lumière
transmise sur un écran blanc.
Sur l’écran on obtient un spectre
continu (c’est-à-dire une succession
continue de rouge, orange, jaune,
vert,
bleu et violet)
; la lumière
blanche est polychromatique
Dans la vie quotidienne, on peut observer naturellement ce
spectre de la lumière blanche.Citer quelques
exemples :
arc
en ciel
Reflets sur un CD
1.3 Recomposition de
la lumière blanche
a) A l’aide du disque de Newton
Expérience 3 (
professeur) : ou voir
animation
Mettre un disque de Newton en rotation rapide.
Qu'observe-t-on?
Le disque nous apparaît blanc-gris.
Conclusion :
En rotation rapide, les couleurs disque
« se
mélangent » pour donner du blanc, on dit qu’elles se
recomposent.
b) A l’aide d’une lentille
Expérience 4
prof :
Placer une lentille derrière le spectre.
Qu'observe-t-on?
Sur l'écran, on observe une tache
blanche.
Conclusion :
La lentille
« remélange » les couleurs pour
donner du blanc.
1.4 Conclusion sur la
lumière blanche
La
lumière blanche est la superposition d’une multitude de couleurs
allant du violet au rouge : chaque couleur correspond à une
lumière monochromatique (= radiation) caractérisée
par une longueur
d’onde λ
Les longueurs
d’onde de la lumière du visible sont comprises entre 400 et 800 nm.
2. Comment
obtenir une lumière colorée ?
2.1 Raie
monochromatique
Chaque raie monochromatique (= radiation) est une lumière colorée
Mais il est rare que l’on dispose
d’une source monochromatique.
2.2 Couleurs
complémentaires
Expérience 5 prof
A partir de l’expérience 4, on place un cache sur la partie rouge du
spectre. La tache sur l’écran devient cyan
(bleu turquoise).
Cela signifie que les lumières du spectre de la lumière
blanche (sauf le rouge) en se combinant forment une lumière de couleur cyan
Le cyan est le complémentaire
du rouge.
Recommencer avec une
autre couleur…
Compléter le tableau suivant:
| Couleurs |
Bleu |
vert |
rouge |
| Couleurs complémentaires |
jaune |
magenta |
cyan |
Lumière
d’une couleur
+
lumière de la couleur complémentaire
=
lumière blanche
On obtient la rose ci-dessous où 2 couleurs diamétralement
opposées sont complémentaires
Couleurs primaires (pour
le physicien...):
rouge, vert, bleu
Couleurs secondaires
: jaune, magenta, cyan
2.3 Filtres
Un filtre est un objet transparent :
la
lumière le traverse.
Expérience 6 élève:
Recommencer l’expérience 2.
Devant le faisceau de la lanterne, placer un filtre rouge.
Quelle est la couleur de la lumière
après avoir traversé le
filtre ?
La lumière est rouge
Qu’observez-vous pour le
spectre ?
Il n’y a plus de
vert, ni de bleu, ni de violet…
Recommencer avec un filtre bleu…
Quelle est la couleur de la lumière
après avoir traversé le
filtre ?
La lumière est bleue
Qu’observez-vous pour le
spectre ?
Il n’y a plus d'orange ni de jaune…
Un filtre ne laisse passer que la lumière correspondante à
la couleur du filtre. Il absorbe les autres couleurs.
2.4 Synthèse additive
des lumières colorées
On superpose des lumières
colorées : voir animation
Applications :
* Eclairage de scène: animation
* Ecran de TV :
Expérience 7 élève:
A
l’aide d’une loupe, OBSERVER l’écran de la télévision
allumée sur une image de préférence fixe. Que
voit-on
avec la loupe (ou de très près):
sur des zones
BLEUES
de l’image?
des
taches bleues et des taches noires
sur des zones ROUGES
de l’image?
des taches
rouges et des taches noires
sur des zones
VERTES
de l’image?
des taches
vertes et des taches noires
sur des zones
JAUNES
de l’image?
des taches
vertes, des taches rouges et des taches noires
sur des zones
BLANCHES de l’image?
des taches
vertes, des taches rouges et des taches bleues
sur des zones NOIRES
de l’image?
des taches noires
Conclusion:
l'écran de TV est formé de points lumineux ( appelés luminophores).
Chacun de ces luminophores est formé par la juxtaposition de 3
rectangles rouge, vert et bleu. Ces rectangles sont plus ou moins
éclairés selon la couleur que l'on doit émettre.
voir animation
* Peinture impressioniste et surtout "pointilliste" :
( Seurat : "la bouée rouge" musée d'Orsay)
(Le terme Néo-impressionnisme fait
référence à une technique picturale qui
consiste pour le peintre à ne pas mélanger ses couleurs pures sur sa
palette ou directement sur le tableau, mais à les juxtaposer sous forme
de petites touches. Le mélange des
couleurs s'effectue alors, à distance, en un "mélange
optique" dans l'oeil du spectateur. (musée d'Orsay)
3.Synthèse
soustractive
On prend une lumière blanche…on retire
certaines couleurs
3.1 Avec des objets
transparents
Expérience 8
élèves : ( suite de
l’expérience 6)
Placer devant la lumière de la lanterne, un filtre rouge et
un filtre bleu .
Quelle est la couleur de la lumière
finale ? Qu’observe-t-on sur le spectre ?
Pas de couleur car pratiquement aucune
lumière ne ressort
Animation
On a
soustrait à
la lumière certaines radiations : c’est bien la
synthèse
soustractive.
Application (
qui date un peu….):diapositive
En photographie couleur,
les trois couleurs de base sont le bleu, le vert et le rouge, comme en
télévision.
Une pellicule couleur (diapo) comporte trois couches superposées
sensibles
à chacune d'elles et qui sont impressionnées lors de la prise de vue.
Le développement
fait apparaître les teintes complémentaires (bleu → jaune;
vert →
magenta; rouge → cyan). Au tirage, chaque couche joue un rôle
de filtre et
les couleurs initiales réapparaissent; c'est une synthèse soustractive
qui est
réalisée à ce stade.
Animation
3.2 Avec des objets
opaques
Les pigments utilisés dans
les peintures, teintures…absorbent une partie de la lumière qui les
éclaire et
réfléchissent
le reste…
Exemple: On
éclaire en
lumière blanche un objet peint en vert….il renvoie le vert et absorbe
le
complémentaire du vert (magenta) animation
De même un pigment rouge
renvoie le rouge et absorbe le complémentaire du rouge (cyan).
Quand on mélange des
peintures…La lumière blanche qui frappe la peinture est, pour
simplifier, un
mélange de lumière rouge, verte et bleue. La peinture cyan absorbe la
lumière
rouge et renvoie les lumières bleues et vertes. La peinture jaune
absorbe la
lumière bleue et renvoie les lumières rouges et vertes. En mélangeant
ces deux
peintures, seule la lumière verte sera alors diffusée par la peinture,
celle-ci
sera alors verte.
autres animations: 1 2
Application:
imprimerie
On veut imprimer cette image : ( d'après Wikipédia )
On fait 4 passages successifs avec une encre cyan, magenta, jaune et noire.
4. Couleur
des objets
Expérience 9 élève:
choisir
un objet
et l’éclairer avec différentes lumières
| Couleur de la
lumière |
Blanche |
Bleu |
Rouge |
Vert |
| Couleur de
l’objet |
|
|
|
|
Interprétation :
(pour un objet rouge)
Eclairé en lumière
bleue ou verte, l’objet paraît noir : il
absorbe donc le bleu et le vert
Eclairé en lumière
rouge, l’objet paraît rouge : il diffuse
donc le rouge.
En lumière blanche, l’objet paraît rouge : il diffuse le
rouge et
absorbe les autres couleurs qui forment le cyan (complémentaire du
rouge).
Conclusion:
La
couleur d'un objet dépend de l'objet lui-même
La couleur d’un objet
dépend de la couleur de la lumière qui l’éclaire
Un
corps
blanc renvoie toute la lumière qu’il reçoit.
Un corps
noir absorbe pratiquement toutes les
radiations qu’il reçoit. (le noir n’est donc pas une couleur mais une
absence
de couleur !)
Questions
:
Pourquoi un citron est-il
jaune ?
Lorsqu’il est éclairé en
lumière blanche, il absorbe le bleu et renvoie le reste c’est-à-dire un
mélange
de vert et de rouge donc du jaune.
Quelle est la couleur prise
par le citron si on l’éclaire en lumière jaune ?
La lumière jaune est un mélange de lumière verte et
de lumière rouge qui sont renvoyées par le citron....Le citron
apparaîtra jaune.
Quelle est la couleur prise
par le citron si on l’éclaire en lumière bleue ?
Le citron apparaîtra noir
car il absorbe le bleu.
Pourquoi un coquelicot
est-il rouge ?
Lorsqu’il est éclairé en
lumière blanche, il absorbe le bleu et le vert et renvoie le reste donc
le
rouge.
Quelle est la
couleur d’un
coquelicot si on l’éclaire en lumière rouge ?
Le coquelicot apparaîtra rouge car il renvoie le rouge.
Quelle est la
couleur d’un
coquelicot si on l’éclaire en lumière bleue ?
Le coquelicot apparaîtra
noir car il absorbe le bleu.
Eclairé en lumière blanche, on lit POUDRE
Eclairé en lumière verte, on lit PUR (en noir!) ....les lettres vertes
ne se distinguent pas du blanc et le magenta absorbe la lumière verte...
Eclairé en lumière blanche, on lit CLOITREE
Eclairé en lumière bleue,
on lit COTE ....les lettres bleues ne se distinguent pas du blanc et le rouge absorbe la lumière bleue...
Eclairé en lumière rouge,
on lit LIRE....les lettres rouges ne se distinguent pas du blanc et le bleu absorbe la lumière rouge...
