Les longueurs d ondes visibles sont comprises entre environ 400 nm et environ 800 nm. Spectre de la lumière blanche - axe : en nm

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1 2 Couleurs et art Rappels des classes précédentes Un milieu dispersif est un milieu dont l indice de réfraction dépend de la longueur d onde de la radiation lumineuse qui le traverse. Le prisme est un exemple de milieu dispersif : si on projette de la lumière blanche sur l une de ses faces, on remarque, en sortie du prisme, un arc-en-ciel. Cela nous avait amené à la conclusion que la lumière blanche est la superposition de toutes les radiations lumineuses visibles. Les longueurs d ondes visibles sont comprises entre environ 400 nm et environ 800 nm Spectre de la lumière blanche - axe : en nm 2.1 Synthèse additive et soustractive Synthèse additive La synthèse additive est la superposition de lumière colorées. On peut obtenir une infinité de couleurs en superposant trois lumières colorées d intensité réglable dont les couleurs sont les couleurs primaires de la synthèse additive : le rouge, le vert et le bleu. Avec des intensités bien choisies, la superposition de ces trois lumières donne du blanc. Par définition, la synthèse additive de deux lumières colorées de couleurs complémentaires donne du blanc. Feuille blanche uniquement éclairée par trois lumières colorées dont les couleurs sont les couleurs primaires de la synthèse additive. On notera la superposition de la couleur 1 et de la couleur 2 donne la couleur 3 : «couleur 1 couleur 2! couleur 3». Rouge Vert! Jaune Rouge Bleu! Magenta Vert Bleu! Cyan Rouge Vert Bleu! Blanc La partie qui ne reçoit pas de lumière nous apparaît noire. Jaune Bleu = ( Rouge Vert ) Bleu! Blanc : le bleu est la couleur complémentaire du jaune et le jaune est la couleur complémentaire du bleu. Thomas Serandon

2 Une application de la synthèse additive Animation : principe de la restitution des couleurs par un écran plat Une écran est composée de pixels et chaque pixel est lui-même composé de trois sous-pixels pouvant chacun émettre l une des trois couleurs primaires. Quand on regarde l écran normalement (sans utiliser une loupe), la lumière issue de ces trois-sous pixels se superposent, créeant ainsi une couleur grâce à la synthèse additive. Chaque sous-pixel peut produire 256 intensités différentes de la même couleur, ce qui permet de créer plus de 16 millions de couleurs différentes. Les écrans plats restituent les couleurs en utilisant la trichromie et la synthèse additive Synthèse soustractive Observez : à partir d une lumière unique, on obtient de nombreuses couleurs différentes les unes des autres. Cependant, on n aura aucun mal à imaginer que si aucune lumière n atteint ces vitraux, nous ne verrions aucune couleur. On commence donc à comprendre la différence entre la création de couleur via la synthèse additive (on verrait l écran d ordinateur allumé dans le noir absolu) et celle-ci, qui nécessite une lumière provenant d une autre autre source : c est la synthèse soustractive. mosquée Nasir-ol-Molk, Chiraz, Iran (Wikipédia) La synthèse soustractive est l absorption de lumières colorées. On peut obtenir quasiment toutes les couleurs à l aide d un faisceau de lumière blanche et des filtres de trois couleurs différentes, appelées couleurs primaires de la synthèse soustractives : cyan, magenta et jaune. En superposant trois filtres cyan, magenta et jaune, la lumière sera totalement absorbée et on obtient du noir. La synthèse soustractives de deux lumières colorées de couleurs complémentaires donne du noir. Un filtre d une certaine couleur absorbe sa couleur complémentaire Faisceau de lumière blanche éclairant trois filtres dont les couleurs sont les couleurs primaires de la synthèse soustractive. On remarque que les couleurs primaires de la synthèse soustractives (cyan, magenta et jaune) sont les couleurs complémentaires des couleurs primaires de la synthèse additive (respectivement rouge, vert et bleu). Lumière blanche La superposition des filtres cyan et magenta laisse passer la lumière bleue. La superposition des filtres cyan et jaune laisse passer la lumière verte. La superposition des filtres magenta et jaune laisse passer la lumière rouge. Thomas Serandon

3 Interaction objet-lumière : expliquer la couleur d un objet La lumière blanche peut être obtenue en superposant une lumière rouge, une lumière bleue et une lumière verte. De plus, si nous voyons un objet, c est que de la lumière, issue de cet objet (crée ou réfléchie/diffusée par ce dernier) est entrée dans notre oeil et a activé les photorécepteurs situés sur la rétine. Si on considère un filtre cyan et un filtre magenta, il ne produit pas sa propre lumière mais est capable d absorber respectivement les radiations rouges (le rouge est la couleur complémentaire du cyan) et les radiations vertes (le vert est la couleur complémentaire du magenta). Ainsi, si je superpose les deux filtres, les radiations rouges et vertes de la lumières blanches vont être absorbées, ne laissant passer que le bleu. filtre cyan filtre magenta filtre cyan filtre magenta R V B! BLANC V B! C R V B! BLANC R B! M R V B! BLANC V B! C B! B Dans le cas de gauche, les photorécepteurs de l oeil activés seraient les cônes bleus et verts (le cerveau l interprète comme du cyan). Dans le cas du milieu, les photorécepteurs de l oeil activés seraient les cônes bleus et rouges (le cerveau l interprète comme du magenta). Dans le cas de droite, le photorécepteurs de l oeil activés seraient les cônes bleus (le cerveau l interprète comme du bleu). On obtiendrait le même résultat avec un seul filtre bleu, car il absorberait alors le magenta (R V). En reprenant l exemple du filtre coloré, nous remarquons que nous voyons un filtre jaune, jaune même si nous sommes du même côté du filtre que la lumière incidente. Il existe donc un autre phénomène que l absorption et la transmission. Chaque objet interagit différemment avec une lumière incidente. Ces différents phénomènes peuvent avoir lieu simultanément : Transmission : phénomène par lequel un objet est traversé par une partie de la lumière qu il reçoit. Plus un objet est transparent, plus ce phénomène est prononcé. Absorption : phénomène par lequel un objet éclairé absorbe absorpe une partie de la lumière qu il reçoit. Diffusion : phénomène par lequel la surface d un objet éclairé renvoie dans toutes les directions une partie de la lumière qu il reçoit. Un objet est considéré comme un filtre opaque : comme le filtre, il absorbe sa couleur complémentaire mais ne permet pas la transmission de la lumière. Au final, l origine de la couleur d un objet se trouve dans l interaction objet-lumière. La couleur perçue d un objet va dépendre : de la lumière qui l éclaire de l observateur des lumières (radiations lumineuses) colorées qu il absorbe, diffuse et transmet. Si aucune précision n est faite par un énoncé et qu on demande la couleur d un objet, il est sousentendu qu il est éclairé en lumière blanche. Thomas Serandon

4 Interaction objet-lumière : expliquer la couleur d un objet Le cercle chromatique est une représentation circulaire des couleurs originellement crée par Newton. Il faut savoir en construire une version simplifiée : On dessine un triangle équilatéral et on trace le cercle dans lequel ce triangle est inscrit. On place alors les couleurs primaires de la synthèse additive au sommet du triangle. Sur le cercle, exactement entre deux couleurs primaires, on place le produit de leur addition et on obtient ainsi un nouveau triangle équilatéral. Il n est pas utile, sur une copie, que le triangle soit parfaitement équilatéral, ne vous inquiétez pas. Magenta Bleu Rouge Cyan Jaune Vert Il faut savoir utiliser ses propriétés : deux couleurs diamétralement opposées sont complémentaires. le résultat de la synthèse additive de deux couleurs primaires (de la synthèse additive) est situé entre les deux couleurs. le résultat de la synthèse soustractive en lumière blanche de deux couleurs primaires (de la synthèse soustractive) est situé entre les deux couleurs. Pour les combinaisons plus complexes, il faut réfléchir. Par exemple en prenant l initiale de chaque couleur : En synthèse additive M + C = (R+B) + (B+V) = (R+V+B) + B) = blanc + B, soit du bleu lumineux. En synthèse soustractive R + B : Le rouge absorbe le cyan et le bleu absorbe le jaune (leurs couleurs complémentaires respectives, qui sont diamétralement opposées sur le cercle). Si on éclaire en lumière blanche, le rouge va absorber des radiations bleues et vertes, le bleu va absorber des radiations rouges et vertes. On voit que les radiations vertes sont plus absorbées que les radiations rouges et bleues. Ainsi, le résultat sera un magenta sombre. Thomas Serandon

5 2.2 Colorants et pigments Pigments et colorants La matière peut être colorée par un pigment ou un colorant. Pigment Insoluble dans son milieu d utilisation Suspension opaque (quand mis dans un liquide) Le mélange est instable (il se décante) Naturel, synthétique ou artificiel Colorant Soluble dans son milieu d utilisation Solution limpide (quand mis dans un liquide) Le mélange est stable Naturel, synthétique ou artificiel Un exemple de pigment est la couleur utilisée en peinture qui est obtenue en mélangeant un pigment et un liant. Un exemple de colorant est la teinture qui permet de donner de la couleur aux vêtements. Espèce naturelle : espèce extraite de la nature. Espèce synthétique : espèce se trouvant dans la nature mais recréée en laboratoire. Espèce artificielle : espèce ne se trouvant pas dans la nature et créée en laboratoire. Paramètres influençant la couleur En plus de la lumière qui peut influencer la perception de la couleur d un objet et donc des pigments et des colorants, plusieurs autres paramètres peuvent la modifier : le ph, la présence d eau, la présence d ultraviolets (les matériaux photochromiques se teintent lorsqu ils sont soumis à un rayonnement UV). Il existe d autres facteurs que ceux cités ci-dessus. La chromatographie sur couche mince La chromatographie est à la fois une méthode de séparation et d identification : grâce à un éluant on peut séparer les mélanges homogènes mais en comparant avec des produits purs, on peut aussi déterminer quels sont les constituants de ce mélange : deux espèces identiques se retrouveront à la même hauteur après migration. Schéma de la chromatographie avant et après migration de l éluant : Thomas Serandon

6 Exercices 1 Histoire des couleurs 1. Quand furent utilisés les premiers pigments? 2. A quelle époque se développent les pigments de synthèse? Pour quelle raison? 3. Quelles sont les deux familles de pigments? 4. Citer un paramètre qui peut modifier la couleur d un pigment. 2 Synthèse additive Thomas Serandon

7 3 Synthèse soustractive Thomas Serandon

8 4 Pointillisme 5 Spectre de la lumière visible Thomas Serandon

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