Thème : Optique Chap 4 : COLORIMETRIE 1) Introduction :
Les objets, les matières… sont colorés car ils absorbent certaines radiations de la lumière qui les éclaire et diffusent (ou transmettent) le reste des radiations.
Exemple :
La lumière blanche provenant d’une lampe à incandescence a un spectre polychromatique continu du violet au rouge. Un pull est éclairé par cette lampe et nous apparaît rouge. Ce pull diffuse (renvoie) les radiations rouges et absorbent les autres radiations (vert, bleu…)
Un objet noir absorbe toutes les radiations du violet au rouge et ne diffuse rien.
Un objet blanc n’absorbe aucune radiation, il les diffuse, les renvoie toutes.
2) Courbe de réflectance (ou transmittance) et courbe d’absorption d’un objet coloré : En fonction de la longueur d’onde de 400nm à 750nm on détermine pour un objet coloré :
a) REFLECTANCE OU TRANSMITTANCE :
pour les objets opaques :
réflectance = 100
incidente lumineuse
intensité
objet l' par réfléchie lumineuse
intensité ×
pour les objets translucides :
transmittance = 100
incidente lumineuse
intensité
objet l' par transmise lumineuse
intensité ×
Lumière blanche de la
lampe à incandescence
oeil pull
Lumière rouge diffusée
Intensité lumineuse
incidente
Intensité lumineuse diffusée ou
réfléchie Objet coloré
Intensité lumineuse
incidente
Intensité lumineuse transmise
Objet coloré
b) ABSORPTION (ou absorbance) :
Absorption =
objet l' par renvoyée lumineuse
intensité
incidente lumineuse
intensité
c) EXPERIENCE :
A l’aide du spectrophotomètre, on détermine la courbe de transmittance et d’absorption de filtres colorés ou solutions colorées en fonction de la longueur d’onde de 400nm à 750nm.
Résultat avec un filtre cyan :
Absorption transmission en %
0 10 20 30 40 50
longueur d'onde du visible (400nm à 750nm)
0 10 20 30 40 50
longueur d'onde du visible (400nm à 750nm)
Le filtre cyan absorbe le rouge et transmet le vert et le bleu.
d) ECHANTILLONS DE FILTRES COLORES :
cf échantillons de filtres colorés de « la boutique du spectacle ».
on peut voir le filtre et sa transmittance en fonction de la longueur d’onde.
3) Synthèse additive des lumières colorées (superposition de lumières colorées) : a) EXPERIENCE :
On dispose de trois sources de lumière blanche et on place devant chacune un filtre coloré (rouge, vert ou bleu), ces sources produisent alors une lumière bleue, une lumière verte et une lumière rouge. On superpose les spots de lumière sur un carton blanc. Indiquer les couleurs des différentes zones.
b) DEFINITIONS :
couleurs primaires : Rouge, Vert, Bleu
couleurs secondaires :Cyan, Magenta, Jaune
couleurs complémentaires en synthèse additive : deux couleurs sont complémentaires si elles forment du blanc lorsqu’on les superpose.
c) APPLICATIONS :
écran TV composé de luminophores R,V,B. Si les luminophores R et B sont éclairés, l’écran est vu magenta par l’œil.
Pointillisme de Seurat : juxtaposition de minuscules points de couleurs.
4) Synthèse soustractive des couleurs (superposition de peintures, encres, ou filtres colorés) : a) EXPERIENCE :
Filtres colorés à utiliser : R, V, B, C, M, J.
On dispose d’une source de lumière blanche et on place devant un filtre coloré.
Indiquer la couleur à la sortie du filtre.
Superposer un deuxième filtre. Indiquer la couleur à la sortie de l’ensemble.
b) DEFINITIONS :
couleurs primaires : Cyan, Magenta, Jaune couleurs secondaires : Rouge, Vert, Bleu
couleurs complémentaires en synthèse soustractive : deux couleurs sont complémentaires si elles forment du noir lorsqu’on les superpose.
c) APPLICATIONS :
En peinture : pour faire du vert on mélange du cyan et du jaune.
En imprimerie : idem avec superposition d’encres (cyan, magenta, jaune) (on rajoute la cartouche d’encre noire pour avoir un noir pur car les pigments C, M et J ne sont pas parfaits et si on les mélange ensemble on n’obtient pas un « vrai » noir mais un marron ou une couleur très sombre et foncée.
5) Tableau récapitulatif :
Indiquer la couleur des objets colorés (R, V, B, C, M, J, blanc ou noir) éclairés avec différentes sources de lumières colorées (R, V, B, C, M, J, blanche).
Lumière
blanche Lumière rouge Lumière
verte Lumière
bleue Lumière cyan Lumière
jaune Lumière magenta Pull rouge Pull vu rouge Pull vu rouge Pull vu noir Pull vu noir Pull vu noir Pull vu rouge Pull vu rouge Pull bleu Pull vu bleu Pull vu noir Pull vu noir Pull vu bleu Pull vu bleu Pull vu noir Pull vu bleu Pull vert Pull vu vert Pull vu noir Pull vu vert Pull vu noir Pull vu vert Pull vu vert Pull vu noir Pull jaune Pull vu jaune Pull vu rouge Pull vu vert Pull vu noir Pull vu vert Pull vu jaune Pull vu rouge Pull cyan Pull vu cyan Pull vu noir Pull vu vert Pull vu bleu Pull vu cyan Pull vu vert Pull vu bleu Pull magenta Pull vu
magenta Pull vu rouge Pull vu noir Pull vu bleu Pull vu bleu Pull vu rouge Pull vu magenta Pull blanc Pull vu blanc Pull vu rouge Pull vu vert Pull vu bleu Pull vu cyan Pull vu jaune Pull vu
magenta Pull noir Pull vu noir Pull vu noir Pull vu noir Pull vu noir Pull vu noir Pull vu noir Pull vu noir
La couleur propre d’un objet coloré est sa couleur lorsqu’il est éclairé par une source de lumière blanche.
Exemples :
Lumière magenta oeil
Pull de couleur propre jaune : il absorbe la lumière bleue et renvoie la lumière rouge et la lumière verte
Ici, éclairé en lumière magenta, le pull absorbe la lumière bleue et renvoie la lumière rouge.
Lumière rouge diffusée
= Lumière rouge + lumière verte
Lumière jaune oeil
Pull de couleur propre rouge : il absorbe la lumière bleue et la lumière verte et renvoie la lumière rouge.
Ici, éclairé en lumière jaune, le pull absorbe la lumière verte et renvoie la lumière rouge.
Lumière rouge diffusée
= Lumière rouge + lumière verte
6) L’oeil :
L’œil reçoit et transmet la lumière en influx nerveux par le nerf optique jusqu’au cerveau.
L’œil joue le rôle de capteur et convertisseur.
Le nerf optique transporte les signaux convertis jusqu’au cerveau.
Le cerveau traite les informations provenant de chaque œil et les interprète en image et en relief.
a) schéma de l’œil :
Après la traversée de la cornée (assurant 80% de la réfraction), la lumière entre par la pupille (trou), traverse le cristallin (lentille de focale variable permettant de faire la mise au point) et arrive sur la rétine.
L’iris joue le rôle de diaphragme et fait ainsi rentrer plus ou moins de lumière. (La couleur de l’iris est déterminée par la quantité de mélanine (pigment) : si elle est peu concentrée, l’iris est bleu).
b) La rétine :
La rétine est composée de cônes (130 millions) et les bâtonnets (6 à 7 millions), le diamètre des cônes étant plus petit que celui des bâtonnets, plus on s’éloigne de la partie centrale plus les cônes sont rares.
La macula (2 à 3 mm) essentiellement constituée de cônes permet la vision de jour.
La fovéa (1,3 à 1,5 mm) est une région de la rétine située dans la macula près de l’axe optique de l’œil où l’acuité y est maximale. (= tâche jaune)
Les cônes sont sensibles aux couleurs et sont responsables de la vision de jour = vision diurne = vision photopique.Ils sont de trois types : les cônes contenant le pigment érythropsine sont sensibles au rouge, ceux contenant la chloropsine sont sensibles au vert et ceux contenant de la cyanopsine sont sensibles au bleu. Il y a environ 40 verts pour 20 rouges et pour un bleu.
Les bâtonnets sont sensibles à la variation de clarté (clair, sombre) et sont responsables de la vision de nuit = vision scotopique. Ils se situent à la périphérie de la rétine. Ils contiennent de la rhodopsine (substance chimique générant un faible courant électrique qui est transmis aux cellules nerveuses de la rétine). (Bâtonnet achromate.)
