1L 1ES Représentation visuelle

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Niveau: Secondaire, Lycée, Première
1L/1ES : Représentation visuelle Activité.4 / Cours : Lumières colorées I. Décomposition de la lumière blanche Newton (dès 1766) a décomposé la lumière solaire avec un prisme. 1. Expériences au bureau : Expérience.1 : Le soleil, une lampe à incandescence émettent de la lumière blanche qui peut être décomposée par un prisme. On obtient sur l'écran le spectre de la lumière blanche. C'est une lumière polychromatique : on observe les couleurs de l'arc en ciel (Violet, indigo, bleu, vert, jaune, orange et rouge) : on parle de dispersion de la lumière blanche Voir site pour l'image du spectre de la lumière blanche : à coller ci-dessous Autres milieux dispersifs : D'autres moyens permettent de décomposer la lumière blanche : ? Un disque compact (CD): ? Un réseau de diffraction : dispositif optique composé d'une série de traits parallèles : voir site Ces traits sont espacés de manière régulière, l'espacement est appelé le « pas » du réseau. ? Des gouttelettes de pluie en présence du soleil (arc en ciel) : voir site pour l'image ? Des bulles de savon éclairées en lumière blanche : voir site ? Une flaque d'essence sous la lumière du soleil Tous ces éléments sont des milieux dispersifs : ils décomposent la la lumière blanche Expérience.

  • normale

  • synthèse soustractive

  • magenta donne

  • lumière

  • vert

  • rayon lumineux

  • couleurs complémentaires


Publié le : mercredi 30 mai 2012
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 1L/1ES: Représentation visuelle  Activité.4 / Cours : Lumières colorées I. Décomposition de la lumière blanche Newton (dès 1766) a décomposé la lumière solaire avec un prisme. 1. Expériencesau bureau : Fente Lumière blanche 1 Lampe à incandescence  Ecran Prisme Fente  Laserrouge 2 Ecran  Prisme Expérience.1 :  Lesoleil, une lampe à incandescence émettentde la lumière blanche qui peut être décomposée par un prisme. On obtient sur l’écranle spectre de la lumière blanche. C’estune lumièrepolychromatique: on observe les couleurs de l’arc en ciel (Violet, indigo, bleu, vert, jaune, orange et rouge): on parle dede la lumière blanchedis persion Voir site pour l’image du spectre de la lumière blanche: à coller ci-dessous Spectre de la lumière blanche  Autresmilieux dispersifs : blanchemettent de décomposer la lumièreD’autres moyens per: Un disquecompact (CD): Un réseau de diffraction : dispositif optique composé d'une série de traits parallèles : voir site  Cestraits sont espacés de manière régulière, l'espacement est appelé le « pas » du réseau. Des gouttelettes de pluie en présence du soleil (arc en ciel): voir site pour l’imageDes bulles de savon éclairées en lumière blanche : voir site Une flaque d’essence sous la lumière du soleilTous ces éléments sont des milieux dispersifs : ils décomposent la la lumière blanche Expérience.2 :  Unelumière monochromatique(exemple : laser rouge) ne peut être décomposée par un prisme : son spectre ne contient qu’une seule raie colorée caractérisée parsa longueur d’onde(lambda) dont l’unité est le mètre (m). :2. Conclusions er laLes milieux qui permettent de décomposlumière blanche sont dits: milieux dispersifs. Le phénomène lui-même s’appelle:phénomène de dispersion de la lumière blanche. eLa lumière blanche est une lumièrpolychromatique. La lumière laser est une lumièremonochromatique. 3. Lumières visibles : L’œil humain est sensible àla lumière visibledont les longueurs d’ondessont comprises entre= 400 nm pour le violet  etle rouge.= 800 nm pour  Lalumière émise par une lampe à incandescence contient toutes les couleurs dont les longueursde 400 nm àd’onde vont 800nm. Elle contientlongueur d’aussi des radiations dont laonde est inférieure à 400 nm (rayonnement ultraviolet) et  desradiations dont la longueur d’onde est supérieure à 800 nm(infrarouge) mais ces radiations ne sont pas visibles par l’oeilhumain.
 Domainedes ultraviolets (UV)
= 400 nm
 Domainedes infrarouges (IR) nm)
= 800 nm
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4. Application :  Quelphénomène naturel réalise la décomposition de la lumière solaire en ses différentes couleurs ?  Quelest, en ce cas, le milieu dispersif ?II. Synthèse additive : Pour le physicien, lestrois couleurs primairessont le rouge, le vert et le bleu.  1.Expérience au bureau :  Onsuperpose deux à deux les trois couleurs primaires Filtre rougeFiltre vert Ecran Filtre bleu  Lampeproj ecteurde diapositifs 2. Observations: On superpose deux à deux les trois couleurs primaires : donneRouge + Bleu…………………Rouge + Vert donne………………Bleu + Vert donne………………… Onsuperpos eles trois couleurs primaires : Rouge + Bleu + Vertdonne……………………
:3. Conclusions Complèteles phrases suivantes : A partir des trois couleurs primaires (Rouge, vert et bleu), on peut obtenir parles couleurs secondaires (Magenta, jaune et cyan). En additionnant : - Lerouge et le bleu, on obtient - Lerouge et le vert, on obtient - Lebleu et le vert, on obtient - Lerouge, le bleu et levert, on obtient 4. Synthèseadditive et informatique : Ouvrir le logiciel<<Chroma>>et choisir l’onglet <<Synthèse des couleurs >>. es synthèses additives vues précédemment.Effectuer les différent 5. Domaines d’application: Voir vidéo d’illustrationEcrans LCD Vidéoprojecteurs
III. Synthèsesoustractive 1.Expériences au bureau  Expérience.1:On éclaire séparément l’écranmagenta devant chaque lampe.en plaçant un filtre jaune, cyan puis Filtre jauneFiltre magenta Ecran Filtre cyan Lampe projecteur de diapositifs 1L : Lumières colorées2/6
Observations : - Filtrejaune : - Filtrecyan : - Filtremagenta : Voir présentation power point Expérience.2 :  Onsuperpose deux à deux les trois couleurs secondaires : donneJaune + cyan…………………Jaune + magentadonne ………………Cyan + magentadonne ………………… Onsuperpose les trois couleurs secondaires : Jaune + cyan + magentadonne ……………………
 2. Conclusions:  Complèteles phrases suivantes : A partir des trois couleurs secondaires(Jaune, cyan etmagenta ),on peut obtenir par  lescouleurs (Rouge,bleu et vert) :  Blancbleu - vertdonne :  Blancdonne :bleu - rouge  Blancdonne :rouge - vert La superposition des trois couleurs secondaires donne.
3. Synthèsesoustractive et informatique : Ouvrir le logiciel<<Chroma<<et choisir l’onglet <<Synthèse des couleurs >>. Effectuer les différentes synthèses soustractives vues précédemment. 4. Domaines d’application:illustrationVoir vidéo d’Peinture Impri merie
IV. Interactionentre le rayonnement et la matière. Imaginons un rayon lumineux, appelé rayon incident, émis en direction d’un matériau. Lorsque le rayon arrive dans le matériau,  plusieurs phénomènes, illustrés sur lafigure ci- dessous, peuvent se produire : 1. Réflexion :le rayon lumineux peut être réfléchi, totalement ou partiellement par la surface du matériau. Ence cas, le rayon  réfléchirepart symétriquement par rapport à la normale (c’est-à-dire par rapport à la droite perpendiculaire à la surface). 2. Réfraction :si le rayon lumineux incident n’est pas perpendiculaire à laon observsurface dumat ériau,e généralement un changement de direction lorsqu’il pénètre à l’intérieur. Ce changement de direction estappelé réfraction. Si le matériau est constitué d’un milieu dispersif, le changement de direction dépend de la couleur du rayonincident.  Oncompr endainsiqu’un prisme de verre puisse décomposer lalumière blanche.3. Diffusion :une partie de la lumière incidente est renvoyée dans toutes les directions. La diffusion peut se produire à  lasurface dumat ériau(ce qui explique que les objets qui nous entourent envoient des rayons lumineuxdans notre direction  quelleque soit la façon dont ils sont éclairés), mais il peut y avoir aussi diffusion àl’intérieur du matériau si celui-ci laisse  passerles rayons lumineux. 4. Absorption :s :bée par le matériau. On explique ainsi la couleurdes objetune partie des rayons lumineux peut être absor  siun objet, éclairé par la lumière solaire (lumière blanche) absorbe les radiations de couleurbleue, il enverra vers notreœil unelumière qui ne nous paraîtra plus blanche puisque manqueront les radiationsbleues. L’objet nous paraîtra jaune. Ondit que cet objet réalise lasynthès esoustractive du jaunepuisqu’il « fabrique » du jaune en enlevant des couleurs à la lumièreblanche. La couleur jaune est dite complémentaire de la couleur bleue. Sur la figure ci-dessous, la lumière ayant  traverséle matériau paraîtra donc jaune.  Bienentendu, la plupart des objets que nous observons envoient vers notreœilée à leur surface etde la lumière diffus  nonériau. Mais l’explication restede la lumière ayant traversé le matla même : si la surface duabsor be matériaucertainescouleurs, la lumière renvoyée semblerad’une couleur correspondant à lateinte complémentaire des radiations absorbées. 1L : Lumières colorées3/6
Normale Normale Ra onincident Rayon réfléchiRayon incident Ra onréfracté 1. Réflexion2. Réfraction Lumière blanche Ra onincident Rayons diffusés Absorption  Raons diffusés  du bleu 3.Diffusion Lumière semblant de couleur jaune 4. Absorption IV. La couleur des objets : voir animation  1.Expériences :note à chaque fois tes observations 1.Eclairer un objet blanc avec de la lumière blanche :  2.Eclairer le même objetavec de la lumière rouge :  3.Eclairer un objet noiravec de la lumière blanche : l’objet noir avec de la lumière rouge4. Eclairer: 5.e rouge avec de la lumière jaune (vEclairer un objet de couleur apparentert + rouge) : et ?Comment apparaît cet obj Comment expliquer la couleur de cet objet ?  6.Eclairer maintenant le même objet en lumière bleue : et ?Comment apparaît cet obj et ?Comment expliquer la couleur de cet obj 1L : Lumières colorées4/6
2. Conclusions: Complète les phrases suivantes : dépend de la lumière quiLa couleur d’un objet : et blancUn objtoutes les les lumières colorées qu’il reçoit.de couleurs.noir correspond à unetoutes. Lelumière, ilet noirUn obj: si cesne sont pas présentes dans la lumière quiUn objet coloré ne renvoie que certaines l’éclaire., il apparaît et éclairé en lumière blanche possUn objèdeune apparentequi correspondaux couleurs qu’il . 3.Couleurs des objets et informatique : A partir du site, à la rubrique << logiciels >>, télécharger le logiciel << Chroma >>et l’installer.et choisirOuvrir le logiciell’onglet <<Couleurs des objets >>. Choisir les trois drapeaux de la France,l’Italie et la Belgique,ées,les éclairer avec les différentes couleurs propos et noter vos observations dans le tableau ci-dessous : : ItalieDra eau.2: Bel iDra eau.3ueeau.1 : France Dra Lumière blancheLumière rougeLumière verteLumière bleueNon éclairéLumière magentaLumière cyanLumière jaunePour chaque observation, apporter une explication : 4. Couleurcomplémentaire d’un objet: La couleur complémentaired’un objet est la couleur qu’il absorbec’est-à-dire cellequ’il ne renvoie pas. L’objet coloré absorbe les radiations qu’il ne renvoie pas: elles formentsa couleur complémentaire.Une couleur est lahès ecomplémentaire d’une autre, si le mélange des deux donne du blanc en syntadditive:  couleurapparente + couleur complémentaire = blanc. Exemples :voir logiciel chroma(couleurs complémentaires)-la couleur complémentaire du rouge est le cyan (vert + bleu) : rouge + cyan = blanc  -la couleur complémentaire du bleu est le jaune (vert + rouge) : bleu + jaune = blanc  -la couleur complémentaire du vert est le magenta (rouge + bleu) : vert + magenta = blanc qu’il faut reten5. Ceir : éeLa lumière blanche est composd’une infinité de couleurs monochromatiques. Le spectreet l’étendue des longueurs d’ondela lumière blanche. de enir une multitude de couleurs par synthèse additive des trois couleurs primaires (RVB).On peut obt On peut obtenir une multitude de couleurs par synthèse soustractive des couleurs(JCM). et dépend de la lumière qu’il reçoit.La couleur d’un objPour étudier la couleur d’un objet, il faut connaîtrela composition de la lumière qui l’éclaire. Si cettelumière contient la couleur apparente de l’objet, celui-ci est vu de cette couleur, sinon il est vu noir. et éclairé est complémentaire de celle qu’il absorbe.La couleur d’un obj1L : Lumières colorées5/6
1L : Lumières colorées Exercices d’applicationExercice.1 : Dès 1664, Issac Newton (1642-1727) notait dans des carnets ses lectures, ses expériences, et ses idées. C’est ainsi que l’onsaitdes couleursqu’il s’interrogea sur le problème de la lumière et:  <<Au début de l’année 1666, je me procurai un prisme deverre pour réaliser la célèbre expérience des couleurs. Ayant à cet effetobscurci ma chambre et fait un petit trou dans les volets pourlaisser entrer une quantité convenable de soleil, je  plaçaimon prismecontre ce trou, pour réfractd très complaisanter les rayons sur le mur opposé. Ce fut d’aborde contempler lescouleurs vives et intenses ainsi produites. >> Newton isole ensuite la partie bleue du spectre et s’en sert pour éclairer un petit objet coloré. a)Que forment les <<couleurs vives et intenses ainsi produites. >>? b)ert IssacNewton ?Quel phénomène a découv c)le domaine de longueurs d’onde de la lumière visibleQuel est? d)Newton éclaire un objet blanc et jaune avec de la lumièrebleue, qu’observe-t-il ? Exercice. 2 : Si on observe l’écran éclairée allumée d’un téléviseur couleur avec une loupe, on observe des pixels lumineux de couleurs rouge, vert et bleu. Selon la luminosité de chaque pixel, on peut obtenir toutes lesgammes decouleurs. C’est la trichromiee, qui repos sur lasynthèse additive des trois couleurs primaires (rouge, vert et bleu: RVB). a)erver un objet blanc, noirExpliquer comment à l’écran, on peut obs? b)et vert ? un objet rose ?Comment peut-on observer un obj Exercice. 3 : On éclaire des filtres colorés avec une source de lumière blanche. On illustre ainsi le principe de la synthèse soustractive de l’impression couleurbasée sur la synthèse soustractive des couleurs. Dans ce cas, des pigments jouent lerôle de filtre. a)? magenta ? jaune ?Quelles sont les couleurs primaires transmises par un filtre cyan b)On superpose un filtre jaune et un filtre cyan que l’on place devant une source de lumière blanche. Quelle est la lumière transmise par l’ensemble des deux filtres ? c)-il superposer ?Pour obtenir une lumière colorée rouge, lesquels des filtres jaune, magenta, cyan faut d)?Que voit-on si on regarde une source de lumière blanche à travers les trois filtres jaune, magenta, cyan superposés Exercice. 4 : On éclairele drapeau belge en lumière blanche, on voit trois bandes: noir, jaune, rouge (de gauche à droite) :  On éclaire ensuite ce drapeau avec plusieurs lumières colorées. a)On éclaire ce drapeau en lumière rouge, de quelle couleurvoit-on chaque bande ? b)Même question si on l’éclaire en lumière verte puis en magenta? c)Avec une lumière donnée, on ne voit que des bandes noires. Quelle est cettelumière colorée ? d)-il forcément éclairé en lumière blanche ?On voit des bandes noire, jaune, rouge. Le drapeau est 1L : Lumières colorées6/6
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