Analyse et synthèse de la lumière blanche

Le cours

Analyse et synthèse de la lumière blanche

I. Décomposition de la lumière blanche (ANALYSE)

A. Expérience avec un verre d'eau

Dispositif :

    Soleil ☀️
      ↓
    ╱─────╲
   │  Eau  │  Verre rempli d'eau
    ╲─────╱
      ↓
   ╱───────╲  Arc-en-ciel sur le mur blanc
  Rouge→Violet

Observation : La lumière blanche se décompose en plusieurs couleurs.

B. Expérience avec un prisme

Prisme : Bloc de verre triangulaire transparent.

Lumière blanche ──→  ╱╲    ──→ ROUGE
                    ╱  ╲       ORANGE
                   ╱____╲      JAUNE
                   Prisme      VERT
                               BLEU
                               INDIGO
                               VIOLET

                    (Spectre de la lumière)

Résultat : La lumière blanche contient 7 couleurs principales.

C. Autres dispositifs

1. Réseau de diffraction : Plaque avec des milliers de fentes très fines
2. CD ou DVD : La surface réfléchit et décompose la lumière (couleurs irisées)

Expérience ivoirienne : Observe un CD sous le soleil à Abidjan → tu verras les couleurs de l'arc-en-ciel !

D. Les couleurs du spectre visible

Ordre : ROJAVIB (moyen mnémotechnique) - Rouge - Orange - Jaune - Vert - Bleu - Indigo - Violet

Spectre continu : Ces couleurs se fondent les unes dans les autres sans séparation nette.

II. Formation de l'arc-en-ciel

Conditions

1. Pluie fine + Soleil en même temps
2. Observer dos au Soleil
3. Gouttelettes d'eau dans l'atmosphère

Mécanisme

                    ☀️ Soleil (derrière l'observateur)
                     ↓
                  Gouttelettes
                  d'eau 💧💧💧
                     ↙ ↓ ↘
               Violet Vert Rouge
                  \    |    /
                   \   |   /
                    \  |  /
                     👁️ Observateur

Explication : 1. Lumière blanche du Soleil entre dans les gouttelettes 2. Elle est décomposée (comme avec un prisme) 3. Elle est réfléchie à l'intérieur de la goutte 4. Elle sort décomposée vers l'observateur

Arc-en-ciel en Côte d'Ivoire : Fréquent pendant la saison des pluies (mai-juillet) à Ferkessédougou, Man, Korhogo. Parfois on observe un double arc-en-ciel !

Position des couleurs

• Rouge : en haut de l'arc (extérieur)
• Violet : en bas de l'arc (intérieur)

        Rouge     ╱‾‾‾‾‾‾‾╲
        Orange   ╱         ╲
        Jaune   │           │
        Vert    │           │
        Bleu     ╲         ╱
        Violet    ╲_______╱

III. Synthèse de la lumière blanche (RECOMPOSITION)

A. Disque de Newton

Principe : Disque divisé en secteurs colorés aux 7 couleurs du spectre.

        ╱────╲
       │ ROJAVIB │  Disque peint
       │ en secteurs │
        ╲────╱
          |
      Rotation rapide
          ↓
        ○ Blanc

Résultat : En rotation rapide, le disque paraît blanc (ou gris clair) !

Conclusion : La lumière blanche = mélange des 7 couleurs.

B. Synthèse additive (RVB)

Couleurs primaires de la lumière : - Rouge (Red) - Vert (Green) - Bleu (Blue)

Principe : En mélangeant ces 3 couleurs, on obtient du blanc.

       Rouge ●          ● Vert
              ╲        ╱
               ╲      ╱
                ╲    ╱
                 ╲  ╱
                  ●  ← BLANC (centre)
                 ╱  ╲
                ╱    ╲
               ╱      ╲
              ╱        ╲
                    ● Bleu

Mélanges : - Rouge + Vert = Jaune - Rouge + Bleu = Magenta - Vert + Bleu = Cyan - Rouge + Vert + Bleu = Blanc

Application : Écrans de télévision, smartphones, ordinateurs utilisent des pixels RVB.

Exemple ivoirien : L'écran de ton téléphone à Abidjan est composé de millions de points rouges, verts et bleus !

IV. Couleurs des objets

A. Rôle des filtres

Filtre : Objet transparent coloré qui absorbe certaines couleurs et transmet d'autres.

Exemple : - Filtre rouge éclairé en lumière blanche → Transmet le rouge, absorbe les autres - Filtre vert éclairé en lumière blanche → Transmet le vert, absorbe les autres

Lumière blanche ──→ [Filtre rouge] ──→ Lumière rouge
(ROJAVIB)                               (R seulement)

Application en Côte d'Ivoire : Les feux de signalisation à Abidjan utilisent des filtres (rouge, orange, vert).

B. Couleur des objets éclairés

Principe : Un objet coloré diffuse certaines couleurs et absorbe les autres.

Exemples :

1. Tomate rouge éclairée en lumière blanche - Diffuse le rouge - Absorbe les autres couleurs - On voit : Rouge

2. Tomate rouge éclairée en lumière verte - Aucune lumière rouge à diffuser - Absorbe le vert - On voit : Noir (ou très sombre)

3. Feuille verte éclairée en lumière blanche - Diffuse le vert - Absorbe rouge, bleu, etc. - On voit : Vert

4. Objet blanc éclairé en lumière blanche - Diffuse toutes les couleurs - On voit : Blanc

5. Objet noir éclairé en lumière blanche - Absorbe toutes les couleurs - On voit : Noir

Règle générale : Un objet nous paraît d'une certaine couleur car il diffuse cette couleur et absorbe les autres.

C. Applications en Côte d'Ivoire

Tissus africains : Les pagnes baoulé ou akan aux couleurs vives (rouge, jaune, vert) diffusent sélectivement les couleurs.

Éclairage des marchés : La couleur des fruits et légumes au marché d'Adjamé change selon l'éclairage (lampe blanche vs lampe jaune).

Drapeaux : Le drapeau ivoirien (orange-blanc-vert) est bien visible car ces couleurs se distinguent bien en lumière du jour.