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Valentine et Jade discutent de leur soirée de samedi dernier.

! Valentine : « Figures-toi que samedi soir je suis allée en discothèque et j’avais mis ma robe jaune citron. Et bien en allant sur la piste de danse au milieu des spots de lumières colorées, ma robe n’arrêtait pas de changer de couleurs !! C’était trop bien !! »

! Jade : « J’ai un peu de mal à te croire, t’es sûre que tu avais toute ta tête ? » Et vous, vous y croyez à l’histoire de Valentine ?

Expérience à faire devant les élèves. Faisons l’expérience avec un citron et éclairons-le avec plusieurs lumières colorées :

- En lumière blanche, le citron est jaune - En lumière rouge, le citron est rouge - En lumière bleue, le citron est noir - En lumière cyan, le citron est vert - En lumière magenta, le citron est rouge - En lumière jaune, le citron est jaune - En lumière verte, le citron est vert

Or le citron est toujours le citron…….. Quelle est donc l’explication de la couleur ? Pourquoi perçoit-on plusieurs couleurs ? Comment la couleur d’un objet nous parvient-elle ? Comment un objet peut-il avoir plusieurs couleurs ?.....

Rouge comme un citron Situation déclenchante Chapitre 2

[ Chapitre 2 : Couleurs]

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Introduction:

Les objets qui nous entourent émettent et renvoient vers nous de la lumière. La couleur de cette lumière, telle qu’elle est perçue, dépend de deux éléments :

• Un élément extérieur à l’homme qui est la nature de la lumière qui lui arrive • Un élément propre à l’homme qui est le système biologique de perception visuelle (œil/nerf optique/cerveau)

Certains objets émettent de la lumière par eux-mêmes, comme les lampes, le Soleil, les étoiles, ce sont des sources lumineuses primaires. D’autres ne sont lumineux que s’ils sont éclairés, ce sont des sources lumineuses secondaires. L’homme ne voit de la lumière que si celle-ci lui arrive dans l’œil. Lorsqu’un objet est éclairé, la lumière qui nous arrive peut provenir de différentes origines : - Il peut s’agir, si l’objet n’est pas opaque, de lumière qui a traversé l’objet et qui nous arrive par transmission. Par exemple, la

lumière colorée transmise par un vitrail, à l’intérieur d’une cathédrale, éclairé par le Soleil. Une partie de la lumière blanche reçue est absorbée, on voit la partie qui n’est pas absorbée et donc transmise, d’où les différentes couleurs, c’est ce que nous allons expliquer dans ce cours.( Remarque : si l’objet absorbe toutes les radiations visibles qu’il reçoit, celui-ci apparait noir)

- Il peut s’agir, si l’objet est opaque , de lumière réfléchie. Cette réflexion peut-être de deux sortes , la « réflexion spéculaire » qui

est celle qui obéit aux lois de Descartes vues en Seconde ( c’est la réflexion qui se produit sur un miroir par exemple), ou la réflexion « diffuse » appelée aussi diffusion de la lumière qui est un phénomène très répandu autour de nous et qui nous permet de voir « la couleur » des objets. Photo du livre : exo 26 page 47.

Quelle différence entre la lumière transmise et la lumière réfléchie par réflexion spéculaire ? : la lumière réfléchie par réflexion spéculaire n’est entrée dans le matériau que sur une longueur de l’ordre d’une demi-longueur d’onde avant d’être réfléchie, c’est donc essentiellement un phénomène de surface alors que la lumière transmise, elle, traverse tout le matériau. Dans ce dernier cas, sur un trajet aussi important, certaines couleurs peuvent être notablement absorbées. C’est pourquoi la lumière transmise par certains matériaux est colorée ( les vitraux, les filtres, etc…). Par contre, la lumière réfléchie par réflexion spéculaire a réalisé un trajet très faible , les effets d’absorption sont négligeables et le spectre de la lumière réfléchie est identique à celui de la lumière reçue. Ainsi, lorsque la lumière qui éclaire l’objet est blanche, la réflexion spéculaire est blanche elle aussi. Quelle différence entre réflexion spéculaire et diffusion ? : de nombreuses surfaces présentent des inhomogénéités ou des irrégularités. . . Si celles-ci sont d'un ordre de grandeur supérieur à la longueur d'onde de la lumière reçue, celle-ci peut être diffusée. Nous avons tous constaté, par exemple, que de la lumière qui est réfléchie "comme sur un miroir" (il s'agit donc de réflexion spéculaire) par un matériau dont la surface est très lisse se comporte très différemment sur une surface rugueuse du même matériau : cela tient à la présence d'irrégularités plus grandes que la longueur d'onde de la lumière incidente. La lumière qui entre dans ce matériau, du fait de ces irrégularités ou de ces inhomogénéités, accomplit un trajet chaotique avant de ressortir dans une direction aléatoire. On obtient alors de la lumière diffusée, qui est réémise dans toutes les directions et non pas seulement celle de la réflexion spéculaire, et qui a accompli à l'intérieur du matériau un trajet grand devant la longueur d'onde. Sur cette distance, l'absorption n'est plus négligeable et la lumière qui ressort est colorée. En fait, la lumière qui arrive à un observateur est, dans le cas général, le résultat d’une combinaison de plusieurs de ces phénomènes : par exemple, la lumière qui arrive sur un objet translucide peut-être réfléchie ( selon une réflexion spéculaire, être diffusée, et être transmise).

Lescouleurs(4 parties)Activité1

Expérimentale

Synthèseadditive:lescouleursd’unécranplat(page 35)Activité2

Documentaire

COULEURSCOURS

[ Chapitre 2 : Couleurs]

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En conclusion : .............................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................................. .......................................

I. CouleurperçueetcouleurspectraleEn seconde, on a vu que la lumière est un ensemble de radiations monochromatiques, chacune caractérisée par une longueur d’onde. De même, ont été déjà étudiés les spectres d’émission et d’absorption de différentes lumières et ceux-ci ont été comparés à celui de la lumière blanche. Dans l’activité I, on se pose la question de savoir comment caractériser une couleur jaune donnée et s’il est toujours possible de lui attribuer une unique longueur d’onde

Faire l’activité A du TP Conclusion : une couleur spectrale correspond à une lumière dont le spectre ne présente qu’une unique couleur.

II. Visiondescouleurs

1) Principedelavisionhumaine:TrichromieL’œil perçoit les objets grâce aux images qui se forment sur la rétine. Il perçoit les couleurs grâce aux deux types de cellules qu’il possède :

- des bâtonnets qui sont sensibles à l’intensité lumineuse et donnent une image en noir et blanc. - des cônes responsables de la vision des couleurs. L’œil humain normal possède trois types de cônes différents : l’un a un

pic de sensibilité dans le bleu-violet, l’autre dans le vert et le troisième dans le rouge. Toute information lumineuse qui arrive à l’œil, en dépit de sa richesse, se résume donc finalement à :

- une information d’intensité sur les bâtonnets - une information de couleur codée dans seulement trois paramètres, les trois réponses des trois types de cônes différents

à la lumière. Ainsi, deux lumières de spectres différents sont perçues comme ayant la même couleur si elles engendrent les mêmes réponses de la part des trois types de cônes ( voir TP). On comprend ainsi que trois couleurs différentes : bleu, rouge et vert, par exemple, mélangées dans des proportions variables ( bleu d’intensité IB + rouge d’intensité IR+ vert d’intensité IV ) permettent presque d’obtenir, par la variation des trois paramètres IB, IR, IV, toutes les “ impressions de couleur “ possibles ( c’est-à-dire toute la gamme des réactions des trois types de cônes à la lumière reçue). C’est le principe de la trichromie.

2) LedaltonismeLa présence de trois types de cônes différents de maxima de sensibilité respectivement dans le bleu, le vert et le rouge permet une vision des couleurs normale chez l’homme. Si l’une des espèces de cônes est absente, la vision des couleurs est altérée, c’est le Daltonisme ( en l’honneur de John Dalton ( 1766-1844) qui en était atteint et le découvrit). Il se peut aussi qu’une des espèces de cônes ne soit pas absente mais déficiente. Cette anomalie, moins grave, altère aussi la vision des couleurs. Le plus souvent, cette déficience touche les cônes sensibles au vert, et provoque une confusion entre les couleurs verte et rouge. Les daltoniens, qui ne possèdent que deux types de cônes, ne perçoivent pas autant de couleurs que les autres : l’information “couleur“ est codée dans seulement deux paramètres différents. Le mélange de deux couleurs différentes suffit alors pour simuler l’impression produite sur les cônes par la lumière. Le daltonisme est une affection héréditaire qui touchent quelques 8% de la population masculine ( il y a à peu près 2% d’hommes pour lesquels une espèce de cône est absente, et 6% pour lesquels une espèce de cônes est déficiente) et environ 0,4% des femmes. Cette différence de pourcentage a pour origine la transmission du daltonisme par le chromosome X.

[ Chapitre 2 : Couleurs]

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III. Lasynthèseadditive Nous allons maintenant étudier les couleurs obtenues par superposition de lumières colorées bleue, verte, rouge, que l’on appelle du coup, les trois couleurs primaires.

Faire la partie B du TP

IV. Lasynthèsesoustractive.Faire la partie C du TP

1) PrincipedelasynthèsesoustractiveVoir expérience prof et conclusions collectives

2) AssociationdetubescolorésConclusions du TP à connaitre

3) UtilisationdulogicielChromaConclusions du TP à connaitre

V. LacouleurdesobjetsFaire la partie D du TP

Conclusions du TP à connaitre

VI. Applications

1) Applicationdelasynthèseadditive:restitutiond’unecouleursurunécranFaire l’activité du livre page 35.

2) Application de la synthèse soustractive: reproduction des documents encouleuràl’aided’uneimprimanteouparphotographie

Les encres utilisées par une imprimante se comportent comme des filtres : la superposition sur papier blanc de trois encres jaune, magenta et cyan permet de reproduire toutes les couleurs. La photographie et la peinture utilisent également la synthèse soustractive. En imprimerie pour améliorer le contraste, on ajoute une quatrième encre noire ( revient à créer une quatrième image en « noir et blanc ») : c’est la quadrichromie ou procédé CMJN du nom des quatre couleurs.

Voir le document 18 du livre page 40.

4, 6 et 7 page 43 14 et 18 page 44 22, 24 et 28 page 46-47 36 et 39 page 49-50

Corrigé dans le livre : 9 page 43 16 page 44 25 page 47

Page42à51Exercices