Couleur des objets
ACTIVITES
A1 Couleur spectrale.
A11 Avec un prisme.
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? Réaliser le montage ci-contre en utilisant un rayon LASER comme source lumineuse.
La réflexion La diffraction La réfraction La combustion
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? Reprendre ce montage avec une source de lumière blanche.
? Qu’observe-t-on sur l’écran ?
? Que peut-on en déduire du paramètre mentionné précédemment ?
? Insérer une lentille convergente entre le prisme et l’écran.
? Qu’observe-t-on sur l’écran ?
? Qu’en déduire sur la lumière blanche ?
A12 Avec un réseau.
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- Remplacer le laser par une source de lumière blanche.
- Mesurer les distances séparant l’image centrale de la fente des raies de couleurs violet, bleu, vert, jaune, orange et rouge.
dViolet =……… ; dBleu =……… ; dVert =………… ;dJaune =………… ; dOrange=………… ; dRouge =…………
Exploitation.
La longueur d’onde du laser est λ = 650 nm.
On suppose que la distance séparant une raie de l’image de la fente est proportionnelle à l : d = a.λ.
? En déduire une valeur de la constante a, en précisant sa dimension.
? Proposer alors une longueur d’onde approximative pour chaque couleur.
λViolet =............................................. ; λBleu =…………..……….……… ; λVert =……………………….……
λJaune =………………………..……… ; λOrange=…………………….…… ; λRouge =…………………...………
λ
A2 Couleur perçue..
A21 Expérience.
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Placer un filtre coloré entre la source de lumière blanche et le réseau. 1. Observer le spectre obtenu sur l’écran. On notera les couleurs spectrales qui apparaissent sur l’écran après que la lumière blanche ait traversé le filtre. ? Filtre bleu :………………………………………. ? Filtre rouge :……………………………………. ? Filtre vert : ………………………………………. ? Filtre jaune : ……………………………………. |
2. Identifier la partie manquante du spectre après le filtre jaune.
3. En déduire la couleur perçue d’un faisceau constitué de la superposition des lumières verte et rouge.
4. Reproduire la manipulation avec les filtres magenta et cyan. En déduire la couleur perçue par des faisceaux constitués des superpositions de lumières rouge et bleue et de lumières verte et bleue.
A22. Vérification.
A3 Comment produire des images colorées sur une affiche ?
? En peinture, quelles sont les couleurs de base ?
? En photographie ou en imprimerie, quelles sont les couleurs de base ?
Synthèse soustractive.
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Reprendre ce montage, en superposant les filtres des cyan, jaune et magenta définies précédemment deux par deux. |
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Superposons un filtre …………...et un filtre …………..., et éclairons-les en lumière blanche.
Observation : …………………………………… ……………………………………
Interprétation :
Le …………… laisse passer le …………… et le …………
Le …………… laisse passer le …………… et le ………….
La superposition laisse donc seulement passer ……………………. |
Superposons un filtre …………...et un filtre …………..., et éclairons-les en lumière blanche.
Observation : …………………………………… ……………………………………
Interprétation :
Le …………… laisse passer le …………… et le …………
Le …………… laisse passer le …………… et le ………….
La superposition laisse donc seulement passer ……………………. |
Superposons un filtre …………...et un filtre …………..., et éclairons-les en lumière blanche.
Observation : …………………………………… ……………………………………
Interprétation :
Le …………… laisse passer le …………… et le …………
Le …………… laisse passer le …………… et le ………….
La superposition laisse donc seulement passer ……………………. |
A22. Vérification.
A l'aide de l'appmication précédente, vérifier vos propositions.
A4. Prévoir la couleur perçue d'un objet.
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Considérons un citron jaune et sa feuille verte. A disposition des sources de lumière :
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A l'aide des expériences précédentes, détailler précisément les couleurs perçues du citron et de sa feuille.
• Source rouge.
• Source bleue.
• Source verte.
• Source cyan.
• Source magenta.
• Source jaune.
A5 Principe de restitution des couleurs par un écran plat.
Écran plasma, écran LED, écran LCD : derrière toutes ces technologies se cache un seul principe de restitution des couleurs.
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Doc1. Image sur un écran plat
L'image sur un écran plat est formée par la juxtaposition des pixels (picture element). Chaque pixel, généralement carré est constitué de trois lumiphores émettant de la lumière rouge, verte et bleue. La luminosité est réglée en fonction de la couleur à reproduire. Un écran "Full HD" est constitué de 1080 lignes horizontales contenant chacune 1920 pixels. Les lumiphores sont trop petits pour être distingués individuellement. Le cerveau fait donc la synthèse additive des lumières perçues ce qui donne à chaque pixel sa couleur.
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Doc2. La technologie plasma.
Dans un écran plasma, chaque pixel est constitué de trois cellules contenant chacune un mélange de gaz nobles. Des électrodes horizontales à l'avant et verticales à l'arrière permettent d'ioniser les gaz qui se désexcitent en émettant une radiation UV. Ce rayonnement est absorbé par les composés fluorescents qui tapissent les parois de chaque cellule et réémettent des lumières rouge, verte et bleue. Pour modifier l'intensité lumineuse de chaque lumiphore, on joue sur la durée d'excitation du gaz. Cette durée peut prendre 256 valeurs différentes, de 0 à 255, ce qui donne 256 intensités lumineuses différentes pour chaque lumiphore.
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1a. Quelle est la synthèse utilisée pour reproduire les couleurs sur un écran plat ?
1b. Comment produit-on une lumière rouge dans un écran plasma ?
2a. Comment obtient-on la couleur magenta ?
2b. Quelle est la couleur prise par un pixel dont la durée d'excitation de chaque lumiphore est réglée sur 127 ?
2c. De combien de couleurs différentes pourrait être un pixel si la durée d'excitation du gaz dans les lumiphores n'était pas réglable ?
3a. Combien de couleurs différentes chaque pixel peut-il réellement prendre ?
3b. Combien y a-t-il d'électrodes verticales dans un écran ?
4. Conclure en résumant en quelque lignes sur le principe de restitution des couleurs par ce type d'écran.
COURS
C1 Synthèse additive.
C11 Couleur spectrale, couleur perçue.
C11a. Lumière blanche, couleur spectrale.
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? Une lumière blanche est une lumière dont la décomposition par un élément dispersif (prisme, réseau) donne un spectre continu, comme celui de l’arc-en-ciel.
La lumière blanche peut être décomposée arbitrairement en six couleurs : ……………………………………………………………… ……………………………………………………………… |
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? Une couleur spectrale correspond à une couleur dont le spectre ne présente qu’une unique couleur. |
C11b. Couleur perçue, couleur complémentaire.
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? La couleur perçue d’une lumière est l’impression visuelle qu’elle nous donne. Cette couleur est la résultante de phénomènes complexes impliquant l’œil et le cerveau. |
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? Une couleur perçue est non spectrale, si :
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Dans l’exemple ci-dessus :
• le premier spectre est celui d’une couleur spectrale.
• le deuxième est beaucoup plus large, mais la couleur perçue sera aussi le jaune.
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? Des couleurs complémentaires présentent des spectres qui sont complémentaires (leur superposition donne celui de la lumière blanche) Dans l’exemple ci-contre, le premier spectre (Magenta) et le second (Vert) sont complémentaires. |
C13 Synthèse additive.
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C14 Applications.
En utilisant ce principe, on peut produire un très grand nombre de couleurs.
Ce principe appelé RVB (rouge, vert, bleu) est exploité dans de nombreuses sources lumineuses :
• Ecrans plats à cristaux liquides,
• Ecrans à plasma,
• Projecteurs…
C2 Synthèse soustractive.
En superposant trois filtres cyan, magenta et jaune, sur une lumière blanche, on observe du noir : aucune lumière n’est transmise.
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C24 Applications.
Les substances contenues dans les encres ou les peintures agissent comme des filtres. Le dépôt de ces substances sur du papier blanc permet de restituer quasiment toutes les teintes possibles. On utilise ce principe dans l’impression quadrichrome : on ajoute le noir qui permet d’améliorer les contrastes. C’est le procédé CMJN.
C3 Couleur d’un objet.
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La couleur perçue dépend de plusieurs paramètres :
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La couleur perçue ? Un objet qui n’est pas absorbant diffuse toutes les radiations visibles : il apparaît BLANC. ? Un objet qui absorbe toutes les radiations visibles ne diffuse pas de lumière : il apparaît NOIR. ? En lumière blanche, l’objet absorbe une partie du rayonnement qu’il reçoit ? Le spectre de la lumière diffusée correspond au spectre complémentaire du spectre d’absorption. dépend de plusieurs paramètres :
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La couleur perçue d’un objet dépende le la lumière qu’il diffuse.
Ce spectre de la lumière diffusée par l’objet est le spectre de la lumière incidente, amputé des couleurs spectrales absorbées
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