Physique La couleur Séance n°1/4 I.

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2^nde Thème : Arts et Sciences MPS

Physique La couleur Séance n°1/4

I. Conditions de visibilité d’un objet 1. L’œil

 L'œil est l'organe de la vision. Dans le monde animal il existe une quarantaine de types d'organes visuels que l'on appelle « yeux ».

 Les yeux les plus simples, comme le sténopé du nautile, sont tout juste capables de déceler la différence entre lumière et obscurité alors que les yeux les plus complexes permettent de distinguer les formes et les couleurs.

 Pour voir un objet, il faut que de la lumière parvienne de l’objet vers l’œil.

2. Expérience historique de Newton

C’est l’expérience cruciale de Newton :

Il fit un petit trou dans le volet et laissa passer un pinceau de lumière blanche dans la maison. Sur son trajet, il plaça un prisme et vit la lumière blanche « se décomposer » en toutes les couleurs de l’arc-en-ciel.

3. Spectre de la lumière blanche

3.1. Compléter la première ligne du tableau ci- dessous en indiquant dans l’ordre les couleurs présentes dans le domaine du visible. Voir Fig. 1.

Couleur Ultra-violet Infra rouge

λ (nm) < 380 380 – 430 430 – 500 500 – 550 550 – 590 590 – 630 630 - 780 > 780 3.2. La lumière blanche est polychromatique. Justifier l’adjectif « polychromatique » :

………..

3.3. Donner un exemple de lumière monochromatique : ………

3.4. Quelle est la couleur d’un rayon monochromatique de longueur d’onde 580 nm ? ...

4. La perception des couleurs par l’œil humain

 La rétine de l’œil humain possède trois types de cônes :

 Les cônes sensibles au bleu (CB)

 Les cônes sensibles au vert (CV)

 Les cônes sensibles au rouge (CR)

Fig. 1 : Dispersion de la lumière blanche

Fig. 2 : Absorption relative des cônes

400 500 600 700

λ (nm)

0 50 100

CB

CV

CR

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4.1. Quelle est la longueur d’onde et la couleur pour lesquelles l’œil humain est-il le plus sensible ? Voir Fig. 2

………..

4.2. Si un tel rayon de longueur d’onde 580 nm entre dans l’œil, quels types de cônes excite-t-il ?

...

4.3. Comment est-il alors possible pour l’homme de voir une couleur autre que le bleu, le vert ou le rouge ? ...

...

II. La synthèse additive

1. Expérience du disque de Newton

 En additionnant toutes les lumières colorées, on peut reproduire la lumière blanche. C’est la synthèse additive.

 C’est Thomas Young (1773-1829) qui démontra que l’on pouvait recomposer la lumière blanche à partir de 3 couleurs primaires de

lumière : ……… ; ……… ; ………

2. Expérience

 Animation : http://www.ostralo.net/3_animations/swf/synthese_couleurs.swf (A. Willm)

2.1. Vous disposez de 3 lampes colorées Rouge, Vert et Bleue (RVB). Superposez ces couleurs 2 à 2 puis les 3 ensembles et compléter le tableau ci-dessous.

Mélange des couleurs Couleurs observées Rouge + Bleu (R+B)

Rouge + Vert (R+V) Bleu + Vert (B+V) Bleu + Vert + Rouge (B+V+R)

2.2. Compléter le cercle chromatique ci-contre.

2.3. En physique, quels sont les trois couleurs primaires « lumière » (de la vision) ?

……….

2.4. En physique, quels sont les trois couleurs secondaires « lumière » ?

………..

2.5. En arts plastiques, quels sont les trois couleurs primaires « matière » ?

………..

2.6. En arts plastiques, quels sont les trois couleurs secondaires « matière » ?

………..

III. La synthèse soustractive

 Animation (JP Fournat) :

http://www.pccl.fr/physique_chimie_college_lycee/lycee/premiere_1S/synthese_soustractive_filtres.htm 1. La couleur des objets

 Un objet blanc n’absorbe aucune lumière, l’objet apparait donc avec la couleur de la lumière reçue.

 Un objet noir (pas de couleur) absorbe toutes les lumières colorées et ne diffuse aucune couleur. Il est toujours noir.

 Un objet coloré ne diffuse que la lumière correspondant à sa couleur. Elle absorbe les autres lumières colorées.

 Un objet coloré absorbe (soustrait) certaines lumières colorées : La synthèse soustractive est l’absorption de lumières colorées.

 Un objet éclairé va absorber certaines lumières colorées et va diffuser toutes les autres. Lorsqu’on mélange des matières colorées (encres, peintures…), la couleur est obtenue par synthèse soustractive.

 Les couleurs primaires sont dites « matières » sont : Cyan- magenta- jaune.

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 Par exemple, un objet bleu, absorbe, le jaune (vert + rouge) et ne diffuse que du bleu 1.1. Compléter le cercle chromatique ci-

contre

1.2. Compléter par des couleurs les synthèses soustractives suivantes : Cyan + jaune = ………..

Cyan + magenta = ……….

Magenta + jaune = ……….

Cyan + jaune + magenta = ………….

2. Exercices

2.1. Pots de peinture renversés

 Deux pots de peinture, l’un magenta,

l’autre jaune, sont versés à terre. Les deux peintures se mélangent en partie.

a) Quelle sera la couleur du mélange ? Justifier.

b) Même question pour 2 pots de peinture, l’un bleu, l’autre rouge…

Vérifier sur : http://clemspcreims.free.fr/Optique/couleurs-%20objets.swf (Ac. Nantes) 2.2. Champion du monde !!!

 Quelle est la couleur du drapeau de la France éclairé en lumière :

 Blanche ? – -

 Verte ? – -

 Jaune ? – –

 Bleue ? – –

Vérifier sur : http://www.pccl.fr/physique_chimie_college_lycee/quatrieme/optique/exercice_couleur.htm (JP Fournat)

2.3. Un extincteur rouge est éclairé par une lumière blanche, puis verte et enfin jaune.

a) Pourquoi l’extincteur, éclairé par une lumière blanche, apparait rouge ?

………..

b) Quelle est la couleur de l’extincteur, éclairé par une lumière verte ?

………..

c) Quelle est la couleur de l’extincteur, éclairé par une lumière jaune ?

………..

2.4. Test (JP Fournat)

 Test en ligne : http://www.pccl.fr/physique_chimie_college_lycee/quatrieme/exercices/couleurs.htm 3. Application : Le Pointillisme

 La technique du pointillisme est l'application de petits points de couleur distincts pour former une image.

 Dans le quadrillage : Utiliser 2 couleurs pour qu’en éloignant tes yeux de la feuille, tu obtiennes une nouvelle couleur