Détecteurs photoélectroniques Composants électroniques ayant un comportement qui dépend de la lumière reçue.

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1 LUMIERE SOURCES DE LUMIERE / PROPAGATION RECTILIGNE DE LA LUMIERE THEME 1 : SOURCES DE LUMIERE Distinctin entre surces et détecteurs de lumière Les surces de lumière Les surces primaires : prduisent la lumière qu elles émettent. Surces chaudes : prductin de lumière à haute température (sleil, étiles, feu ) Surces frides : prductin à basse température (lasers, tubes flurescents, vers luisants ) Les surces secndaires : diffusent/réfléchissent la lumière d une autre surce. Les récepteurs de lumière Crps réagissant à la lumière. Tris grandes catégries : Œil humain Reçit les rayns lumineux qui traversent une successin de milieux transparents et viennent impressinner la rétine. Les cellules de la rétine transmettent au cerveau un influx nerveux, par le nerf ptique. Détecteurs phtchimiques Substances chimiques réagissant sus l actin de la lumière. Nature de la lumière Détecteurs phtélectrniques Cmpsants électrniques ayant un cmprtement qui dépend de la lumière reçue. Lumière = frme de raynnement auquel ntre œil est sensible. Frmée d ndes électrmagnétiques. Caractéristiques des radiatins lumineuses : Fréquence (f) nmbre de cycles par secnde exprimée en Hertz. Lngueur d nde (λ) distance parcurue pendant un cycle exprimée en mètre. Lumière visible crrespnd à un dmaine très limité de lngueurs d nde : de 0,4 à 0,8 µm (400 à 800nm) JESS 1 CRPE 2013

2 Culeur de la lumière A chaque valeur de lngueur d nde, l œil asscie une nuance de culeur. Lumière mnchrmatique = lumière cnstituée d une seule radiatin / une seule culeur (ex laser). Lumière plychrmatique = lumière cnstituée de plusieurs radiatins (ex lumière blanche) Lumière blanche Lumière du jur émise par le sleil u par une lampe à incandescence. Cmpsée d une infinité de lumières clrées (radiatins) Radiatins crrespndent aux culeurs de l arc en ciel : vilet, indig, bleu, vert, jaune, range et ruge Spectre de la lumière blanche = ensemble des radiatins visibles à l œil nu. Un filtre permet d btenir une lumière clrée à partir d une lumière blanche (le filtre absrbe les autres radiatins) Culeur des bjets Pur être visible, un bjet dit être éclairé par une surce de lumière (primaire u secndaire) et la lumière qu il revit dit pénétrer dans l œil de l bservateur. Culeur apparente de l bjet = culeur perçue par l œil. Elle dépend de la lumière que l bjet reçit. Culeur prpre de l bjet = culeur de l bjet éclairée en lumière blanche. Un bjet éclairé en lumière clrée à une culeur apparente différente de sa prpre culeur. Exemple : Balle blanche, fraise ruge, plante verte et t-shirt bleu dans un cartn nir. Eclairée par lumière blanche = balle blanche, fraise ruge, plante verte, t-shirt bleu et cartn nir Eclairée par lumière ruge = balle ruge, fraise ruge, plante nire, t-shirt nir et cartn nir Eclairée par lumière verte = balle verte, fraise nire, plante verte, t-shirt nir et cartn nir Eclairée par lumière bleue = balle bleu, fraise nire, plante nire, t-shirt bleu et cartn nir la culeur d un bjet dépend de la lumière qu il reçit mais aussi de la lumière qu il diffuse. Synthèse additive Réalisée par l éclairage simultané d un écran blanc avec 3 lumières clrées mnchrmatique (ruge, verte et bleue) Jaune, cyan et magenta snt appelés culeurs secndaires (u cmplémentaires) 3 culeurs fndamentales permettent d btenir tt les autres culeurs par additin. Utilisée dans tus les écrans (cathdique, LCD, plasma). Synthèse sustractive Crrespnd à une sélectin de radiatins. On superpse des filtres pur btenir de nuvelles culeurs. Utilisée en peinture, imprimante à jet d encre. JESS 2 CRPE 2013

3 THEME 2 : prpagatin rectiligne de la lumiere Prpagatin rectiligne La lumière se prpage dans tutes les directins en ligne drite dans un milieu transparent 1 et hmgène 2. La lumière se déplace aussi bien dans les milieux matériels (cnstitués d atmes) que dans le vide (dépurvu de matière). Mdèle du rayn lumineux Rayn de lumière = chemin suivi par la lumière pur aller d un pint à un autre, par un segment de drite avec une flèche indiquant le sens de prpagatin. Faisceau lumineux = ensemble de rayns lumineux. Schématisé par 2 rayns qui le limitent. Vitesse et sens de prpagatin Prpagatin de la lumière dans le vide et dans l air à une vitesse apprximative de km/s = célérité. Célérité dépend du milieu dans lequel la lumière se prpage. Dans ts les milieux, elle est < à la célérité dans le vide. La lumière se prpage de la surce primaire (u secndaire) de lumière jusqu à l œil qui est le détecteur. «Accidents de parcurs» de la lumière Rencntre entre lumière et matière : différents phénmènes Réflexin : la lumière est déviée et renvyée dans une autre directin (mirirs, fibres ptiques) Diffusin : la lumière est renvyée dans tutes les directins (bjets, nuages ) Transmissin : la lumière traverse la matière et cntinue à se prpager (vitre transparente) Absrptin : la lumière est absrbée par la matière qui, alrs, s échauffe (crps nirs) Réfractin : la lumière est déviée lrs du passage d un milieu à un autre : passage air/eau, passage air/verre (lentilles) 1 Milieu qui transmet la lumière sans la diffuser ; la lumière traverse le milieu. 2 Milieu identique en tut pint. JESS 3 CRPE 2013

4 Diffractin : la lumière est déviée sans qu il y ait réflexin u réfractin (passage d une fente) Dispersin : une lumière plychrmatique est dispersée quand les différentes radiatins qui la cmpsent snt séparées (prisme, réseau, bulles de savn) Rencntre entre lumière et matière : permet de distinguer les crps Crps transparent : s il transmet la lumière sans la diffuser. Crps paque : lrsque le phénmène de transmissin est inexistant u très faible, il diffuse u réfléchit la lumière (mirir). Crps translucide : s il diffuse la lumière qu il transverse u qu il renvie. Prpriétés des lentilles Lentilles cnvergentes (à brds minces) : prpriété de faire cnverger les rayns de lumière en un pint appelé fyer. Lentilles divergentes (à brds épais) : prpriété de faire diverger les rayns de lumière. Fyer = pint de cnvergence d un faisceau lumineux prvenant d un bjet très éligné (faisceau de rayns parallèles à l axe ptique) Distance fcale = distance qui sépare le centre de la lentille au fyer. Les mbres Cnditins d btentin d une mbre Pur prduire une mbre, il faut une surce de lumière et un bjet paque 3, ce dernier se truvant entre la surce lumineuse et l mbre de l bjet. Si bjet paque éclairé par plusieurs surces de lumière ==> plusieurs mbres visibles. Ombre est unifrmément smbre (ne dépend pas de la culeur de la surce de lumière). Ombre prpre, mbre prtée et pénmbre Un bjet paque placé devant une surce pnctuelle 4 empêche la prpagatin de la lumière de cette surce dans tut le vlume d espace situé derrière lui. On distingue : Ombre prpre de l bjet (partie nn éclairée par la surce) Cône u zne d mbre prjetée par l bjet Ombre prtée par l bjet sur un écran (u tt autre surface). 3 Crps qui ne transmet pas la lumière. 4 Une surce de lumière est dite «pnctuelle» quand elle est assimilable à un seul pint émettant de la lumière dans tutes les directins. JESS 4 CRPE 2013

5 Lrsque la surce est étendue 5, l mbre prtée se décupe en 2 znes : Zne d mbre : zne qui ne reçit aucune lumière de la surce Zne de pénmbre : zne qui ne reçit des rayns que d une partie de la surce Variatin d une mbre prtée Taille et frme de l mbre de l bjet dépendent de la dispsitin de la surce de lumière, de l bjet et de l écran. L mbre prtée dépend de la distance entre la surce de lumière et l bjet (plus l bjet est prche de la surce de lumière, plus l mbre sera grande). ANNEXE 5 Une surce de lumière est dite «étendue» quand elle est de grande dimensin. JESS 5 CRPE 2013

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