Ecole Ivoire

La lumière et les couleurs

Terminale A2 · Physique-Chimie · Programme DPFC

Objectifs pédagogiques

  • Comprendre la nature de la lumière
  • Connaître le spectre lumineux
  • Expliquer la formation des couleurs

Situation d'apprentissage

Pourquoi voyons-nous les objets colorés ? Comment se forme un arc-en-ciel ?

Le cours

La lumière

Nature de la lumière

La lumière est une onde électromagnétique qui se propage en ligne droite.

Caractéristiques : - Vitesse : c = 300 000 km/s (dans le vide) - Peut se propager dans le vide - Se réfléchit sur les surfaces - Se réfracte en changeant de milieu

Sources de lumière

Sources primaires : - Produisent leur propre lumière - Exemples : Soleil, lampe, bougie, étoiles

Sources secondaires : - Réfléchissent la lumière - Exemples : Lune, objets éclairés

Le spectre lumineux

Décomposition de la lumière blanche :

Avec un prisme, la lumière blanche se décompose en :

🔴 Rouge 🟠 Orange 🟡 Jaune 🟢 Vert 🔵 Bleu 🟣 Indigo 🟣 Violet

Mnémo : Rouge Orange Jaune Vert Bleu Indigo Violet

L'arc-en-ciel

Formation : 1. Lumière du soleil traverse les gouttes de pluie 2. Réfraction en entrant dans la goutte 3. Réflexion à l'intérieur de la goutte 4. Réfraction en sortant de la goutte 5. Séparation des couleurs (dispersion)

Conditions : - Soleil derrière l'observateur - Pluie devant l'observateur - Angle d'environ 42°

Les couleurs des objets

Un objet coloré : - Absorbe certaines couleurs - Réfléchit d'autres couleurs

Exemples :

Tomate rouge : - Absorbe : vert, bleu, violet - Réfléchit : rouge → Nous voyons rouge

Feuille verte : - Absorbe : rouge, bleu - Réfléchit : vert → Nous voyons vert

Objet blanc : - Réfléchit toutes les couleurs → Nous voyons blanc

Objet noir : - Absorbe toutes les couleurs → Nous voyons noir

Synthèse des couleurs

Synthèse additive (lumières) :

Couleurs primaires : 🔴 Rouge + 🟢 Vert + 🔵 Bleu

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

Synthèse soustractive (pigments) :

Couleurs primaires : 🔵 Cyan + 🟣 Magenta + 🟡 Jaune

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

Applications

Télévision / Écrans : - Pixels avec 3 couleurs : Rouge, Vert, Bleu (RVB) - Synthèse additive

Impression / Peinture : - Encres : Cyan, Magenta, Jaune, Noir (CMJN) - Synthèse soustractive

Vêtements traditionnels ivoiriens : - Pagnes colorés : pigments naturels ou synthétiques - Couleurs vives obtenues par teinture

La vision

L'œil humain : - Cellules sensibles aux couleurs : cônes - 3 types de cônes : rouge, vert, bleu - Perception des couleurs par combinaison

Daltonisme : - Déficience de perception des couleurs - Le plus courant : confusion rouge-vert - Touche environ 8% des hommes, 0,5% des femmes

Points clés à retenir

  • Lumière = onde électromagnétique
  • Spectre : 7 couleurs (arc-en-ciel)
  • Objet coloré réfléchit sa couleur
  • Synthèse additive (lumières) ≠ soustractive (pigments)

Exercice

On éclaire un objet rouge avec une lumière bleue. Quelle couleur voit-on ? Expliquer.

Voir la correction

Solution :

Analyse :

  1. L'objet rouge : - Réfléchit uniquement le rouge - Absorbe toutes les autres couleurs (vert, bleu, etc.)

  2. Lumière bleue : - Ne contient que du bleu - Pas de rouge

  3. Interaction : - L'objet rouge absorbe le bleu - Aucune lumière n'est réfléchie

Résultat : L'objet apparaît noir car aucune lumière n'est réfléchie vers nos yeux.

Réponse : L'objet apparaît noir

Principe général : Pour voir la couleur d'un objet, la lumière éclairante doit contenir cette couleur.

Quiz d'auto-évaluation

  1. La vitesse de la lumière dans le vide est :

    1. "300 000 km/s"
    2. 3 000 km/s
    3. 30 000 km/s
    4. 3 000 000 km/s
    Réponse

    "300 000 km/s"

  2. Un objet qui absorbe toutes les couleurs apparaît :

    1. Blanc
    2. "Noir"
    3. Gris
    4. Transparent
    Réponse

    "Noir"

  3. Les couleurs primaires de la lumière sont :

    1. "Rouge, Vert, Bleu"
    2. Rouge, Jaune, Bleu
    3. Cyan, Magenta, Jaune
    4. Rouge, Vert, Jaune
    Réponse

    "Rouge, Vert, Bleu"

Vidéos pour approfondir

La lumière et les couleurs

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