Physique Chimie. Obtenir des lumières colorées par superposition de lumières colorées.

Transcription

1 Niveau 4 ème Physique Chimie Document du professeur 1/ 7 SYNTHESE ADDITIVE DE LUMIERES COLOREES Programme C- La lumière couleurs et images Cette séance expérimentale illustre la partie de programme ci-dessous, parue dans l'annexe IV à l'arrêté du 6 avril 2007 publié au BO hors série n 6 du 19 avril 2007, afin de tenir du socle commun de connaissances et de compétences au collège ( B.O. n 29 du 20 juillet 2006). C1 - Lumières colorées et couleur des objets Connaissances Capacités Exemples d'activités LUMIERES COLORÉES ET COULEUR DES OBJETS Comment obtenir des lumières colorées? Éclairé en lumière blanche, un filtre Utiliser des filtres pour obtenir des permet d obtenir une lumière lumières colorées. colorée par absorption d une partie du spectre visible. Obtention de lumières colorées avec des filtres. Diffusion d une lumière colorée par un écran coloré éclairé en lumière blanche. Des lumières de couleurs bleue, rouge et verte permettent de reconstituer des lumières colorées et la lumière blanche par synthèse additive. Obtenir des lumières colorées par superposition de lumières colorées. Obtention de lumières colorées par superposition de lumières colorées. Activités documentaires : - utilisation des filtres colorés ; - utilisation de la synthèse additive des couleurs (écrans de télévision et d ordinateurs). [Arts graphiques : la couleur] [Technologie : architecture et habitat, design et produit, les matériaux] [Histoire des sciences : le trichromatisme] [Thème : Énergie] Pré requis de l élève Utilisation de logiciels de simulation pour la synthèse additive des lumières colorées. [B2i] - L élève sait obtenir des lumières colorées par utilisation de filtres. - L élève sait mettre en évidence les influences de la lumière incidente et de l objet diffusant sur la couleur dont apparaît ce dernier. PIERRON 2007 Synthèse additive des lumières colorées (page 1)

2 Document du professeur 2/ 7 Mots -clé - superposition - lumières colorées primaires - lumières colorées secondaires - synthèse additive - lumière blanche - filtre coloré Prévoir matériel Par groupe - Source lumineuse à miroirs réf Alimentation 12V réf Filtres couleurs primaires réf Logiciels de simulation - Colorlab réf Sephio réf Paint (logiciel Microsoft) Remarques, astuces La source à miroirs permet d obtenir trois faisceaux colorés à partir de la même source et de pouvoir travailler directement sur le support table : paillasse blanche ou feuille blanche (le rebord de la paillasse peut éventuellement servir d écran). Le logiciel de simulation COLORLAB permet de définir la couleur de l écran de la télévision à partir du choix de la couleur des luminophores utilisés. Le logiciel SEPHIO permet, lui, de déterminer les luminophores excités à partir du choix d une zone colorée de l écran. Prolongements Informatique et couleurs : À propos des modèles chromatiques 1) RVB Toutes les couleurs de l'écran d un ordinateur sont créées par un mélange de lumières rouge, verte et bleue en variant leur proportion et leur intensité. Lorsque ces lumières colorées primaires sont mélangées deux à deux en proportions égales, on obtient du jaune, du cyan et du magenta. La superposition de ces trois lumières colorées produit du blanc. Une valeur comprise entre 0 (aucune couleur) et 255 (intensité maximale de la couleur) est attribuée à chaque lumière colorée primaire (rouge, vert et bleu). Un rouge pur, par exemple, est produit par la combinaison d'une valeur rouge de 255 avec une valeur vert de 0 et une valeur bleu de 0. Le jaune est le résultat de la combinaison d'une valeur rouge de 255 avec une valeur vert de 255 et une valeur bleu de 0. Les trois valeurs réglées sur 255 produisent du blanc et réglées sur 0 produisent du noir. Lorsque les trois lumières colorées sont réglées sur la même valeur (120, 120, 120, par exemple), le résultat obtenu est un gris. PIERRON 2007 Synthèse additive des lumières colorées (page 2)

3 Document du professeur 3/ 7 - Teinte Couleur réfléchie par un objet (rouge ou jaune, par exemple). Chaque valeur de teinte est attribuée selon son emplacement sur une échelle de graduation. Sur l échelle du sélecteur de couleurs «Paint», les couleurs sont attribuées de gauche à droite. Le rouge se trouve à gauche et au fur et à mesure qu on se déplace vers la gauche les couleurs passent à l'orange, au jaune, au vert, au bleu, au violet et reviennent au rouge. - Saturation Pureté ou éclat de la couleur. La saturation représente la quantité de gris dans la couleur, de 0 (entièrement gris) à 255 (saturation totale de la couleur). - Luminosité Quantité ou intensité de lumière perçue dans la couleur. La valeur de la luminosité est comprise entre 0 (pas de lumière ou noir) et 255 (lumière totale ou blanc). Une couleur est considérée comme pure lorsqu'elle possède une luminosité de 50 % ou une valeur de 128. Un rouge pur, par exemple, possède une teinte de 255, une saturation de 255 (100 %) et une luminosité de 128 (50 %). Pour un bleu pur, la teinte est de 170, la saturation de 255 et la luminosité de ) La quadrichromie (ou le système Cyan, Magenta, Jaune et Noir) Le modèle CMJN (Cyan, Magenta, Jaune, Noir) est basé sur le fait que l'encre sur le papier absorbe la lumière et la réfléchit. Lorsque la lumière blanche touche l'encre, une partie du spectre des couleurs est absorbée et une autre partie est réfléchie vers nos yeux (produisant la couleur que nous voyons). Dans ce modèle, les couleurs primaires qui sont dans ce cas des pigments et non des lumières colorées - cyan (C), magenta (M) et jaune (J) sont mélangées dans différentes proportions pour produire différentes couleurs. La combinaison des trois couleurs produit du noir. Les impuretés contenues dans l encre rendant difficile la production d un noir pur, une quatrième couleur, le noir (N), est ajoutée. L'association de ces quatre encres, appelée quadrichromie, est employée par les services d'imprimerie et les imprimantes de haute qualité. Pistes d évaluation Expérimentales - Maîtriser l utilisation de filtres colorés pour créer des sources de lumières colorées. - Superposer correctement les faisceaux de deux, de trois lumières colorées. Théoriques - Savoir représenter les différents faisceaux des lumières colorées, discerner et colorier les zones de superposition de ces faisceaux. - Interpréter l utilisation des éclairages de scènes (animation SEPHIO ou COLORLAB). - En liaison avec le chapitre précédent, interpréter, en Arts Plastiques, le mélange des couleurs. - Utilisation d un logiciel de simulation (B2i). PIERRON 2007 Synthèse additive des lumières colorées (page 3)

4 Nom : Prénom : Classe : Date : Physique Chimie Document du professeur 4/ 7 SYNTHESE ADDITIVE DE LUMIERES COLOREES Objectifs : - Utiliser une source à miroirs. - Découvrir les luminophores. - Créer des lumières colorées à partir des lumières colorées primaires. Activité 1 : Utilisation d une source à miroirs. Réaliser les expériences proposées et compléter les textes 1. Avec un filtre vert, transformer la source centrale en une source de lumière verte. Ecarter le miroir supérieur et, avec un filtre rouge, créer un faisceau de lumière rouge qui se superpose partiellement au faisceau de lumière verte. et la zone de superposition de ces derniers. VERT + ROUGE = JAUNE 2. Avec un filtre bleu, transformer la source centrale en une source de lumière bleue. Ecarter le miroir inférieur et, avec un filtre vert, créer un faisceau de lumière verte qui se superpose partiellement au faisceau de couleur bleue. et la zone de superposition de ces derniers. BLEU + VERT = CYAN 3. Avec un filtre bleu, transformer la source centrale en une source de lumière bleue. Ecarter le miroir supérieur et, avec un filtre rouge, créer un faisceau de lumière rouge qui se superpose partiellement au faisceau de couleur bleue. et la zone de superposition de ces derniers. BLEU + ROUGE = MAGENTA PIERRON 2007 Synthèse additive des lumières colorées (page 4)

5 Document du professeur 5/ 7 4. Avec un filtre bleu, transformer la source centrale en une source de lumière bleue. Ecarter le miroir inférieur et avec un filtre vert, créer un faisceau de lumière verte. Ecarter le miroir supérieur et avec un filtre rouge, créer un faisceau de lumière rouge. et les zones de superposition de ces faisceaux colorés BLEU + VERT + ROUGE = BLANC C est la synthèse additive trichromique de la lumière blanche EN CONCLUSION, compléter la phrase ci dessous : Les lumières colorées rouge, vert, bleu sont les composantes primaires de la lumière blanche. Jaune, magenta, cyan sont des lumières colorées secondaires. La superposition des trois lumières colorées primaires donne du blanc : c est la synthèse additive trichromatique de la lumière blanche. Activité 2 : Les luminophores : Logiciel «SEPHIO». Dans un téléviseur couleur, les images sont obtenues en utilisant le principe de la synthèse additive trichromatique. Chaque point de l écran est constitué de trois luminophores pouvant émettre l un de la lumière rouge, le second de la lumière bleue et le troisième de la lumière verte. La combinaison de ces trois lumières primaires colorées permet d obtenir toutes les autres. o Ouvrir le logiciel SEPHIO o Choisir infographie o Cliquer sur «L écran de la télévision à la loupe» o Régler le facteur de grossissement et la taille de la loupe PIERRON 2007 Synthèse additive des lumières colorées (page 5)

6 Document du professeur 6/ 7 Sur la cible ci-dessous, colorier les luminophores qui correspondent aux couleurs sélectionnées sur l écran. Blanc rouge Jaune bleu cyan noir vert magenta gris Activité 3 : Création des lumières colorées : La palette de couleur de «PAINT». Dans ce programme informatique, on peut obtenir une lumière colorée désirée en mélangeant virtuellement les lumières colorées primaires. Dans chacun des cas ci-dessous, - Ouvrir le programme «PAINT». - Cliquer sur l onglet «Couleurs» et «Modifier les couleurs». - Choisir «Définir les couleurs personnalisées». - Un nombre compris entre 0 et 255 caractérise chaque lumière colorée primaire. La lumière colorée désirée est définie par un triplet de 3 nombres (un pour le Rouge, un pour le Vert, un pour le Bleu). Dans l exemple ci-contre, la lumière colorée rouge est définie par le triplet (255, 0, 0). PIERRON 2007 Synthèse additive des lumières colorées (page 6)

7 Document du professeur 7/ 7 1. Retrouver la valeur des triplets. 2. Colorier «la couleur unie» obtenue. PIERRON 2007 Synthèse additive des lumières colorées (page 7)