Première S Activité expérimentale : La couleur des objets
Contexte :
Un pull acheté en magasin parait ne plus avoir la même couleur éclairé à la lumière du jour. Sa couleur n’est donc pas uniquement sa propriété.
De quoi dépend la couleur d’un objet ? Documents à votre disposition :
Information 1
Chez les vertébrés, la lumière est perçue au niveau de la rétine (mince membrane couvrant 75% de la surface intérieure du globe oculaire et tapissée de cellules photo-réceptrices).
On distingue deux types de cellules photoréceptrices qui captent les signaux lumineux et les transforment en signaux électrochimiques :
• Les cônes qui permettent de distinguer les couleurs
• Les bâtonnets qui sont impliqués dans la vision des noirs et blancs. Ils sont 1000 fois plus sensibles à la luminosité que les cônes (C’est ce qui explique pourquoi, quand il y a peu de lumière la nuit, seuls les bâtonnets contribuent à la vision.)
Chez l’être humain, la perception des couleurs repose sur trois types de cônes : les cônes dits « bleus » (S) car le cerveau associe la couleur bleu au signal qu’ils lui transmettent lorsqu’une lumière les stimule. Ils ont un maximum de sensibilité à 420 nm mais leur sensibilité s’étale jusqu’à 530 nm. Les cônes verts (M) et rouges (L) agissent de façon analogue mais dans des domaines de longueur d’onde différents. Dans l’aire cérébrale dédiée à la vision, les trois signaux bleu, vert et rouge se combinent par synthèse additive pour donner la couleur résultante : la vision humaine est donc qualifiée de trichromatique.
Information 2 : La sensibilité des cônes
Information 3 : Diffusion, absorption, transmission de la lumière par un objet
Lumière transmise
Information 4 :
On appelle couleur complémentaire d'une couleur, celle qu'il faut lui ajouter pour obtenir du blanc.
cône Vert
Travail à effectuer
1- La synthèse additive
On dispose d’une lampe dont on peut régler la couleur à l’aide de filtres colorés Rouge, Vert et Bleu pré-installés.
Superposer les différentes couleurs de la lampe pour compléter le schéma donné en annexe 1.
Compléter le tableau 1 en donnant pour chaque zone (1 à 7) la couleur de la lumière perçue (rouge, vert, bleu, cyan, magenta, jaune, blanc) ainsi que le(s) cône(s) principalement stimulé(s) lors de l'observation de ces différentes couleurs.
Ensuite, compléter le tableau 2 donné en annexe 1. 2- La synthèse soustractive
Utiliser l'animation sur l'ENT nommée : synthèse des couleurs Compléter le schéma en annexe 2
Puis compléter le tableau en annexe 2, pour cela
Expliquer les couleurs perçues à l’aide des verbes "absorber" et "diffuser ". Quel est rôle d'un filtre vis à vis de la lumière. Prendre l'exemple d'un filtre bleu. Expliquez la différence entre un filtre bleu et un objet bleu (en lumière blanche).
Réaliser les superpositions de filtres suivantes et observer la lumière colorée transmise. a. filtre rouge puis filtre jaune
b. filtre bleu puis filtre jaune
c. filtre vert puis filtre jaune d. filtre vert puis filtre rouge
En utilisant la schématisation suivante, expliquer la couleur perçue pour chaque superposition.
3- La couleur des objets
En utilisant les objets de différentes couleurs fournis et la lampe précédente, compléter le tableau donné en annexe 3.
Conclure en expliquant de quoi dépend la couleur d’un objet.
4-Application concrête:
Un gendarme est en faction de nuit, avec un radar, dans une rue commerçante. Les tubes fluorescents rouges et bleus d’un magasin illuminent l’avenue. Deux voitures surgissent et l’une d’elle roule à très vive allure. L’agent appelle ses collègues :
« Chef, excès de vitesse : une voiture noire à 131 km·h-1 ! »
Un kilomètre plus loin, ses collègues voient passer dans la lumière jaune de leurs phares, une voiture verte et une noire. Ils arrêtent la voiture noire et le conducteur conteste :
« Ma vieille voiture ne peut pas dépasser le 100 km·h-1 ! »
Les gendarmes bien embarrassés constatent que cette vieille voiture ne peut en effet pas dépasser les 100 km/h. Que s’est-il passé ?
Lumière blanche
Lumière bleue
Lumière Verte
Lumière Rouge
Annexe 1 : synthèse additive des lumières colorées
Tableau 1
Zone Couleur perçue Cônes principalement stimulés 1 2 3 4 5 6 7 Tableau 2
Couleur d’une lumière rouge cyan jaune vert bleu magenta
Couleur complémentaire
Annexe 2 : Synthèse soustractive : couleurs en peinture Zone Domaine(s) du spectre de la lumière blanche principalement absorbé(s) Couleur perçue 1 2 3 4 5 6 7
Annexe 3 : La couleur des objets
Couleur de l’objet éclairé en lumière
Objet coloré blanche rouge magenta jaune
Jeton carré vert « vert » Jeton carré rouge « rouge »
Jeton carré bleu « bleu » Jeton carré jaune « jaune »
