Les couleurs de la lumière

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1 Fred Laroche De : À : Envoyé : dimanche 4 décembre :27 Objet : ES Les couleurs de la lumière

2 Sommaire I Qu est-ce que la lumière? II Notion de couleur III Synthèses additive et soustractive 1) Synthèse additive 2) Synthèse soustractive IV Expérience de Newton ( ) 1) Expérience et observations 2) Pourquoi le prisme décompose-t-il la lumière blanche? V Utilisation

3 I Qu est-ce que la lumière? La lumière est une forme d énergie qui est composée d une onde électromagnétique ondulatoire et de particules (les photons). Elle est émise par le soleil et se déplace à une vitesse d environ km/secondes à une fréquence d environ GHz. C est une longueur d onde, elle fait partie du spectre électromagnétique. Spectre électromagnétique Longueur d'onde Domaine Commentaire > 10 cm radio (150 khz - 3 GHz) de 1 mm à 10 cm micro-onde et radar(10 cm cm, GHz) de 1 µm à 500 µm infrarouge de 400 nm à 700 nm de 10 nm à 400 nm de 10-8 m à 10-7 m II Notion de couleur Les radiations de la lumière sont les couleurs. La couleur de la lumière est caractérisée par sa fréquence : les fréquences les plus basses correspondent au rouge tandis que les fréquences les plus grandes correspondent au violet. Cette fréquence est conditionnée par la longueur d onde et sa vitesse dans la relation : (Lambda) désigne la longueur d onde, c la vitesse (célérité) et v la fréquence. L œil humain ne peut voir que les rayonnements dont la longueur d onde est comprise entre 380 et 780 nanomètres : il ne peut donc voir que la lumière. lumière visible ultraviolet de m à 10-8 m rayon X de m à rayon m \lambda = \frac{c}{\nu} rouge ( nm) orange ( nm) jaune ( nm) vert ( nm) bleu ( nm) violet ( nm) ( nm)

4 III Synthèses additive et soustractive Il existe deux types de synthèse. 1) Synthèse additive Il s agit d un procédé par ajout de lumière pour reproduire différentes couleurs. On utilise dans ce procédé les couleurs vert, bleu et rouge qui sont les couleurs primaires additives. Ce procédé est principalement utilisé dans les domaines du traitement électronique de l image tels que télévision, écran d ordinateur, vidéo et vidéo projection. Le masque perforé des écrans comporte des éléments phosphorescents qui s éclairent en rouge, vert et bleu pour constituer l image en couleurs. L ensemble des éléments phosphorescents produit la sensation de couleur par synthèse additive. Le vert combiné au bleu donne du cyan. Le bleu combiné au rouge donne du magenta. Le vert combiné au rouge donne du jaune. Les couleurs obtenues sont les couleurs secondaires additives. Si l on combine les trois couleurs, on obtient du blanc. L absence de couleurs donne du noir. 2) Synthèse soustractive Ce procédé repose sur un système de retrait de lumière par utilisation de filtres et de pigments. Cette méthode est utilisée dans l imprimerie couleur, la photographie et les diapositives. Ces procédés de reproduction des couleurs utilisent les couleurs secondaires additives (jaune, cyan et magenta) qui deviennent alors les couleurs primaires soustractives. L ajout de ces trois couleurs donne du noir et leur absence produit du blanc. Les couleurs obtenues sont les couleurs secondaires soustractives. Le magenta combiné avec le cyan donne du bleu. Le magenta combiné avec le jaune donne du rouge. Le cyan combiné avec le jaune donne du vert. Deux couleurs sont dites «complémentaires» si leur association donne du blanc en synthèse additive, ou du noir en synthèse soustractive

5 Cette technique a été utilisée pour la première fois en 1869 par Louis Ducos du Hauron. IV Expérience de Newton ( ) 1) Expérience et observations On éclaire une fente avec une lumière blanche et on envoie le faisceau obtenu sur la face d un prisme. La lumière est déviée par le prisme. De plus le faisceau qui émerge du prisme est étalé et présente les différentes couleurs de l arc-en-ciel (rouge, orange, jaune, vert, bleu, indigo, violet). La lumière rouge est moins déviée que la lumière violette. 2) Pourquoi le prisme décompose-t-il la lumière blanche?

6 Lorsqu une lumière arrive sur un prisme, elle subit deux réfractions : une sur la face d entrée et une sur la face de sortie. D après la deuxième loi de Descartes, on a : n1.sin1=n2.sin2 n1 est l indice de réfraction du milieu 1 et n2 est l indice de réfraction du milieu 2. Dans le prisme, le trajet d une couleur dépend de l indice de réfraction du prisme. En conséquence, l indice de réfraction du prisme dépend de la fréquence ou de la longueur d onde dans le vide de la radiation. V Utilisation Les synthèses sont utilisées dans de nombreux domaines. Pour l écran de télévision, on utilise la synthèse additive. Si l on grossit l image d un écran de télévision, on verra apparaître des luminophores. Il y a trois couleurs de luminophores différentes (bleu, vert et rouge) mais grâce à la synthèse additive, cela suffit pour créer du jaune, du magenta, du cyan, du blanc ou du noir. Pour obtenir d autres couleurs, il suffit de changer la luminosité d un ou de plusieurs luminophores. Exemples : voir le site

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