EXTRAIT DE LA SEQUENCE GENEVOISE

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1 EXTRAIT DE LA SEQUENCE GENEVOISE POUR LE VALAIS 11H Physique VISION DES COULEURS Animation pédagogique pour les sciences au CO

2 EXTRAIT DE LA SEQUENCE GENEVOISE POUR LE VALAIS 11H Animation pédagogique pour les sciences au CO Contenu pages Progression (5 situations) 3-10 Attentes 11 Schéma de la modélisation 12 Théorie pour les élèves Exercices Corrigé des exercices Attention, la pagination ci-dessus est celle du document PDF. Les paginations de bas de page correspondent aux pages des dossiers d origine ayant été extraites.

3 Vision des objets, des images et des couleurs Progression 2. Pourquoi les objets nous paraissent-ils colorés? 17 Objectifs ce que la lumière blanche? Objectifs Introduire le modèle trichromique de la composition de la lumière blanche Situation 1 : Un dispositif de décomposition de la lumière blanche par réfraction (prisme, cuve à eau) ou par diffraction (réseau) est mis en place. La lampe est éteinte. Quand elle sera allumée, un arc-en-ciel apparaîtra sur un écran. Travail individuel Question : apparaissent-elles? Dessinez un arc-ennommez ces couleurs. -en ciel, et dans quel ordre Réponses : Les différentes propositions sont présentées. Les concordances et les différences Validation : Un spectre de lum -en-ciel. -en ciel, et donc le spectre de lumière blanche, par la succession des sept 19 couleurs suivantes : visées et objectifs du cours» (p.) Couleurs spectrales et couleurs perçues. bjectif n 4 Compétences se «objective» de la spectre» de ce rayonnement. La notion de couleur est dans une grande mesure subjective ; elle est liée à des stimuli du cerveau par les signaux envoyés par le nerf optique et produits par la rét couleurs. De plus nous ne voyons pas la lumière avec les yeux des autres qui peuvent donc en avoir une perception différente ; cela ne facilite pas ubjectif et culturel. Quelques indications : A une lumière quasidite «pure» ou encore «saturée -à-dire dont le spectre comp très peu sensible et ne perçoit pratiquement pas de différence de couleur. aie continu à cette couleur. Par exemple, une source émettant du rouge et du vert est vue ; de détecteurs de la rétine, est à la base de la synthèse additive des couleurs. Ce type de synthèse est en particulier utilisé pour produire les images en couleur La composition spectrale de la lumière renvoyée par des sources secondaires (objets éclairés par une source de lumière) dépend du spectre de la lumière émise par la source éclairante ainsi que des variations spectrales du facteur de réflexion ou de diffusion des objets éclairés. La couleur des objets nous semble la plus «vraie par une lumière de composition spectrale voisine de la lumière du jour teinte. 17

4 Vision des objets, des images et des couleurs Progression Rouge Orange Jaune Vert Cyan Bleu - Violet Rouge Orange Jaune Vert Cyan Bleu Violet Les élèves dessinent ce spectre. Il est utile de présenter des décompositions spectrales au moyen de dispositifs de -enau). On montre ainsi que la gamme des lumières colorées obtenues par décomposition spectrale ne dépend pas Situation 2 : Sur un écran, on forme devant les élèves le spectre de la lumière blanche avec un prisme Travail en groupes de 3 ou 4 élèves Question : verra-t-? stifier. Réponse attendue : par des schémas voisins de celui ci- - à- réponse par le remplacement de la lumière blanche par de la lumière verte (le filtre a coloré la lumière blanche en vert). Validation : : seule une bande centrée sur le vert demeure dans le spectre, les autres régions de celui-ci étant noires. 19 la septième couleur (le violet) sept dans la Bible. 18

5 Vision des objets, des images et des couleurs Progression Discussion : De la même façon, on peut recommencer l'activité avec d'autres filtres. Ainsi, un rouge, un filtre bleu ne laissera dans le spectre que la partie bleue. -ci une zone r -en-ciel. Le prisme décompose la lumière blanche en un ensemble de très nombreuses lumières colorées. On peut faire constater par les élèves la continuité de la coloration du spectre Institutionnalisation pure, doit être considérée comme un ensemble continu de -à- «monochromatiques». Le prisme permet de séparer les différentes lumières monochromatiques qui composent la Un filtre vert, par exemple, ne colore pas en vert la lumière blanche, mais absorbe les lumières monochromatiques situées en dehors de la plage verte du spectre, particulièrement les lumières rouges et bleues. Un filtre rouge absorbe quant à lui principalement les lumières des plages jaune, verte et bleue du spectre. Un filtre bleu au contraire absorbe les lumières des plages rouge, orange, jaune et verte du spectre. 2.2 Que do bleue? Objectifs Modéliser la lumière blanche à l'aide des trois couleurs de lumière RVB. Établir les règles d'addition des couleurs de lumière. Situation : Trois projecteurs de diapositives projecteurs de manière à faire successivement constater aux élèves les projections salle et pose aux élèves la question. Travail en groupes de 3 ou 4 élèves Question :? nt les trois projecteurs, que voit-on sur 19

6 Vision des objets, des images et des couleurs Progression Réponse attendue : us ou moins marron, avec comme colorants rouge, vert et bleu. Validation : blanc. Institutionnalisation celui-ci est perçu blanc. partie du spectre de lumière blanche comme le montrent les figures ci-dessous : dont les lumières nous paraissent toutes blanches, bien que leurs spectres ne soient pas tous recomposition - de la lumière blanche par un jeu de prismes. Ces expériences attestent de essible à la modélisation en cours. - Institutionnalisation Modèle trichromique de la lumière et Du point de vue de la perception des couleurs des objets, tout se passe comme si la lumière blanche était constituée de trois lumières élémentaires 20 de couleurs suivantes : rouge, verte et bleue (codées respectivement : R, V et B). Dans ce modèle, la lumière sera modélisée par une des lumières élémentaires ou par une superposition de celles- leur noir. Couleur perçue R Rouge V Vert B Bleu R + V Jaune V + B Cyan R + B Magenta R + V + B Blanc Ø Noir 20 Le terme de "élémentaire" à propos des lumières rouge, verte et bleue, a été préféré à celui de "primaire", déjà utilisé par les élèves en arts plastiques et qui désigne les pigments magenta, cyan et jaune. 20

7 Vision des objets, des images et des couleurs Progression 2.3 Que se passe-tblanche, un filtre bleu et un filtre rouge? Objectifs Modéliser l'absorption de lumière par un filtre. Situation : blanche éteint. Travail en groupes de 3 ou 4 élèves Question : Selon vous, de quelle couleur percevra-tprojecteur? Réponses attendues : Les élèves ont, en principe, toutes les connaissances nécessaires pour élaborer la bonne réponse. Il est donc possible, voire probable, que ceux qui ont compris les résultats des parties précédentes donnent une réponse Validation : représentation des mélanges de colorants, pourront répondre «violet». Institutionnalisation Absorption par un filtre On représente un filtre comme une substance qui laisse passer certaines lumières et en absorbe 21 représentée par la codification cidessous : filtre (Code de la lumière absorbable par le filtre) Code de la lumière incidente Code de la lumière transmise Règles de soustraction : la lumière absorbée est la partie de la lumière incidente absorbable par le filtre. la lumière transmise est la partie de la lumière incidente non absorbable par le filtre. 21 filtre). ication qui est portée sur le 21

8 Vision des objets, des images et des couleurs Progression 2.4 De quelle couleur est le citron? Objectifs Modéliser l'absorption de lumière par une surface opaque diffusante. Déterminer la couleur perçue d'un objet en appliquant les règles de soustraction. Situation : On présente un citron. Questions : a) De quelle couleur verra-t-?? Institutionnalisation Absorption par une surface opaque diffusante les mêmes démarches que lors des parties précédentes. absorbe certaines lumières élémentaires et diffuse les autres. Dans le cadre du modèle précédent, - dessous : Surface diffusante code de la lumière incidente (code de la lumière absorbable par la surface diffusante) code de la lumière Règles de soustraction : la lumière absorbée est la partie de la lumière incidente absorbable par la surface opaque. la lumière diffusée est la partie de la lumière incidente non absorbable par la surface opaque. La couleur perçue de la surface opaque correspond à la lumière diffusée. 22

9 Vision des objets, des images et des couleurs Progression Exemples : a) De quelle couleur verra-t-? : lumière absorbable = B Lumière diffusée = B Couleur perçue : noir B = Ø B Le citron est perçu noir Citron Pas de lumière diffusée (B) é en lumière verte? : Citron (B) Lumière absorbée : Ø Lumière diffusée = V Couleur perçue : vert Ø = V V Le citron est perçu vert V Remarque. Ce modèle rend compte des mélanges de pigments primaires. Ainsi, par exemple, un pigment cyan absorbe la lumière rouge et un pigment jaune absorbe la lumière bleue. bleue et rouge. Eclairée en lumière blanche, elle ne diffuse que la lumière verte. La surface sera donc perçue verte. 23

10 Vision des objets, des images et des couleurs Progression 3. Un objet noir est-il toujours invisible? 22 Objectif 23. Situation : constat suivant : «bservateur.» Question : Validation : Question : Validation : Dans quelles situations -il malgré cela visible pour lui? Une expérience de validation est éventuellement réalisée. Une nouvelle question est alors Dans quelles situations -il malgré cela invisible pour lui? Une expérience de validation est éventuellement réalisée. Exemple. Une figurine de papier rouge est collée sur un fond blanc. Lorsque la scène est éclairée en lumière rouge, la figurine devient invisible. Il en est de même Institutionnalisation ance de la notion de contraste dans la vision des objets. Cela conduit à un nouvel énoncé du modèle de la vision des objets. La perception en 3D d'une réalité est représentée par une figure 2D sur laquelle : les objets, y compris ceux qui constituent le fond, sont représenté par un ensemble de points ; la propagation rectiligne de la lumière est représentée par des lignes droites orientées dans le sens de la propagation de la lumière et appelées «rayons». Symboles est représenté par son symbole. la diffusion de la lumière en un point est représentée par son symbole. un objet (ou une de ses parties) est visible si les deux conditions suivantes sont remplies : - Diffusion de la lumière en un point Absorption de la lumière lumineux. - il est possible de tracer sur une figure des rayons ininterrompus entre les points soit de visées et objectifs du cours» (p.) De même un objet de couleu bjectif n 1 Compétences 24

11 Attentes Interpréter et/ou prévoir la couleur perçue d un objet à l aide du modèle trichromique de la lumière Reconnaît la lumière blanche comme la superposition de lumières aux couleurs de l arcen-ciel Niveau VS 1-2 Modélise la lumière blanche comme composée de trois lumières aux couleurs RVB 1-2 Définit les règles d addition de couleurs de lumière 1-2 Associe un code de couleur (R, V, B, RV, VB, RB, RVB) à chaque rayon 1-2 Modélise n importe quel objet par la ou les couleurs (RVB) de lumière qu il absorbe et 1-2 diffuse Modélise la couleur perçue d un objet en utilisant les règles d addition de couleurs de la 1-2 lumière Utilise le modèle trichromique de la lumière pour interpréter / prévoir la couleur perçue 1 d un objet Justifie le modèle trichromique des couleurs par la physiologie de l œil et du cerveau (1)

12 VISION DES OBJETS, DES IMAGES ET DES COULEURS ATTENTES SPÉCIFIQUES Schémas de la modélisation Couleur perçue de la source de lumière ou d un écran blanc éclairé par cette source Code RVB de la lumière incidente Éclairage cyan VB B / Code de la diffusion (étoile fléchée, non dessinée en absence de diffusion) Code de la lumière absorbable par l objet (lettre-s RVB barrée-s ou rien si l objet diffuse tout) V Fleur jaune L objet est représenté par une forme géométrique simple (un carré par ex.) Couleur de l objet en lumière du jour (lumière blanche) Code RVB de la lumière diffusée et reçue par l œil. L absence de lumière diffusée est représentée sans rayon ET avec le code Ø Couleur perçue de la fleur : Vert Nom - en toutes lettres - de la couleur de l objet perçue par l observateur B / Éclairage cyan VB V Couleur du filtre perçue par l observateur : Vert Filtre jaune 5

13 Vision des objets, des images et des couleurs Théorie-élèves Qu est-ce que la lumière blanche? La lumière blanche n est pas pure. Elle doit être considérée comme le mélange d un très grand nombre de lumières distinctes, de couleurs différentes. Un prisme de verre sépare les lumières de différentes couleurs qui composent la lumière émise par une source : Source Le prisme permet ainsi d obtenir une figure appelée spectre : c est l ensemble des lumières qui la composent. Voici le spectre que l on obtient pour la lumière blanche du Soleil : On peut également observer cette même figure lorsqu un arc en ciel se produit. Dans ce cas, ce sont les gouttes de pluie qui séparent les composantes de la lumière blanche. 9

14 Vision des objets, des images et des couleurs Théorie-élèves Qu est-ce qu un objet perçu blanc? Lorsque l'œil reçoit simultanément des lumières de couleur rouge, verte et bleue d'un objet, celui-ci est perçu blanc. C est le cas si l objet est éclairé par le Soleil ou par un tube néon émettant essentiellement des lumières de couleur rouge, verte et bleue. Ces trois lumières de couleur sont essentielles pour la vision colorée des objets et constituent une partie importante du spectre de la lumière blanche comme le montrent les figures ci-dessous : Spectre des lumières du Soleil Spectre des lumières d un tube néon Modèle trichromique («trois couleurs») de la lumière et règles d addition Du point de vue de la perception des couleurs des objets, tout se passe comme si la lumière blanche était constituée de trois lumières élémentaires de couleurs suivantes : rouge, verte et bleue (codées respectivement : R, V et B). Dans ce modèle, la lumière sera modélisée par une des lumières élémentaires ou par une superposition de celles-ci. L absence de lumière (codée Ø) correspond à la couleur noire. Code de la lumière reçue par l œil R V B R + V V + B R + B R + V + B Ø Nom de la couleur perçue Rouge Vert Bleu Jaune Cyan Magenta Blanc Noir L expérience suivante illustre ce modèle. On projette simultanément sur un écran blanc un faisceau de lumière rouge, un faisceau de lumière bleue et un faisceau de lumière verte de manière à ce que les faisceaux se recouvrent partiellement. La photo ci-contre illustre ce que l on voit. Ainsi, par exemple, la zone (R+V) du mur qui reçoit de la lumière rouge et de la lumière verte diffuse cette lumière. La couleur perçue de cette zone est le jaune. V+B R+V R+V+B R+B 10

15 Vision des objets, des images et des couleurs Théorie-élèves Quelle est l action d un filtre sur la lumière? Un filtre est une substance qui laisse passer une partie de la lumière et absorbe l autre. L action d un filtre sur la lumière qu il reçoit est déterminée par la lumière absorbable par ce filtre. On appelle lumière incidente la lumière reçue par le filtre. On représente l action d un filtre par le schéma codé suivant : filtre (Code de la lumière absorbable par le filtre) Code de la lumière incidente Code de la lumière transmise Œil de l observateur Règles de soustraction la lumière absorbée est la partie de la lumière incidente absorbable par le filtre. la lumière transmise est la partie de la lumière incidente non absorbable par le filtre. la couleur du filtre perçue par l observateur correspond à la lumière transmise. Le filtre porte le nom de la couleur perçue lorsqu il est éclairé avec de la lumière blanche. Ainsi, par exemple, un filtre magenta est un filtre qui transmet les lumières R et B. On en déduit donc qu un filtre magenta est un filtre qui absorbe la lumière verte. Il sera schématisé de la manière suivante : (V) RVB RB Œil de l observateur 11

16 Vision des objets, des images et des couleurs Théorie-élèves Quel est l action d une surface opaque sur la lumière? Une surface opaque diffusante est une surface qui, lorsqu elle est éclairée, absorbe certaines lumières et diffuse les autres. Dans le cadre du modèle précédent, l action d une telle surface sur la lumière qu elle reçoit est représentée par le schéma codé suivant : Surface diffusante (code de la lumière absorbable par la surface diffusante) code de la lumière incidente code de la lumière diffusée par la surface Œil de l observateur Règles de soustraction la lumière absorbée est la partie de la lumière incidente absorbable par la surface opaque. la lumière diffusée est la partie de la lumière incidente non absorbable par la surface opaque. La couleur perçue de la surface opaque correspond à la lumière diffusée. Exemple : a) Un citron (habituellement jaune) est perçu noir, lorsqu il est éclairé en lumière bleue. Lumière absorbable par le citron = B Lumière diffusée par le citron = B B = Ø Couleur perçue : noir B Citron Pas de lumière diffusée (B) b) Un citron (habituellement jaune) est perçu vert, lorsqu il est éclairé en lumière verte. Lumière absorbée par le citron : Ø Lumière diffusée par le citron = V Ø = V Couleur perçue : vert Citron V (B) V 12

17 2010 VISION DES OBJETS, DES IMAGES ET DES COULEURS Corrigés des exercices Exercices Objectif concerné : interpréter la couleur perçue d un objet à l aide du modèle trichromique de la lumière. Exercice 1 a) Citer les trois couleurs de lumière qui permettent d obtenir, par «addition» de ces lumières sur un écran blanc, l impression de blanc. b) Comment code-t-on ces trois couleurs de lumière? c) Pourquoi notre modèle de la vision des couleurs a-t-il choisi ces trois couleurs plutôt que d autres? (La réponse à cette question nécessite une recherche sur le rôle de l œil dans la perception des couleurs) Exercice 2 En quoi consiste le daltonisme? Exercice 3 On envoie de la lumière blanche sur un filtre rouge. a) Code la lumière qui arrive sur le filtre. Justifie. b) Code la lumière qui sort du filtre. c) Déduis-en le rôle du filtre. d) Représente cette situation à l aide d un schéma. Exercice 4 Un écran est éclairé avec 3 projecteurs de lumière élémentaire respectivement rouge, verte et bleue. Indique dans une légende la couleur perçue de chacune des zones 1, 2, 3 et 4, puis colorie-les. Exercice 5 Code la lumière reçue et diffusée par un écran blanc lorsque cet écran est perçu : a) vert b) magenta c) cyan d) noir e) blanc Exercice 6 Exposé au Soleil, un écran est perçu blanc. De quelle couleur sera-t-il perçu selon l éclairage? Complète le tableau. Couleur (codée) de la lumière qui éclaire l écran. Couleur perçue de l écran RVB R VB RV 1

18 2010 VISION DES OBJETS, DES IMAGES ET DES COULEURS Corrigés des exercices Exercice 7 Deux projecteurs de lumière blanche sont équipés chacun d un filtre et éclairent un écran (blanc au Soleil) en superposant leurs faisceaux. Indique la couleur perçue de l écran pour les choix de filtres suivants : a) filtres jaune et magenta b) filtres verte et magenta c) filtres cyan et cyan Exercice 8 On projette de la lumière colorée sur un écran blanc. Indique le code de la lumière qu il faut additionner... a) lorsque l écran est perçu rouge pour qu il soit perçu magenta b) lorsque l écran est perçu bleu pour qu il soit perçu cyan c) lorsque l écran est perçu cyan pour qu il soit perçu blanc d) lorsque l écran est perçu noir pour qu il soit perçu bleu Exercice 9 Deux lumières sont dites de couleurs complémentaires si elles donnent naissance à une lumière blanche lorsqu elles sont superposées. Quelle est la couleur complémentaire du a) rouge b) magenta c) jaune d) bleu Exercice 10 Observe ce spectre de la lumière diffusée par un objet éclairé en lumière blanche. Déduis-en la couleur de l objet. Vert Bleu Exercice 11 Voici ce qu on observe lorsqu on fait tourner le disque de Newton très rapidement. Explique son apparence lorsqu il tourne très rapidement. 2

19 2010 VISION DES OBJETS, DES IMAGES ET DES COULEURS Corrigés des exercices Exercice 12 Observe la courbe représentant l intensité de la lumière qui traverse un filtre lorsque celui-ci est éclairé en lumière blanche. Déduis-en la couleur du filtre. Exercice 13 Vrai ou faux? La couleur d un objet dépend : a) seulement de la lumière qu il reçoit. b) seulement de la lumière qu il absorbe. c) de la lumière qu il reçoit et de la lumière qu il absorbe. Exercice 14 Que devrait-on dire au lieu de «cet objet est de couleur bleue»? (Que veut dire exactement «être de couleur bleue» ) Exercice 15 Quelle doit être la couleur de la lumière que avec laquelle on doit éclairer un objet pour déterminer les couleurs de lumière qu il absorbe? Exercice 16 Une source de lumière blanche est observée à travers 3 filtres se chevauchant partiellement : un filtre jaune, un filtre cyan et filtre magenta. a) Recopie le schéma et colorie les zones 1, 2, 3 et 4 comme il convient. b) Nomme la couleur des zones 1, 2 et 3. c) Explique l apparence de la zone 1 à l aide d un schéma de profil et de rayons codés. Exercice 17 a) De quelle couleur une fleur rouge nous apparaîtra-t-elle à travers un verre vert? b) Et une fleur bleue? Justifie tes réponses à l aide de schémas et de rayons codés. 3

20 2010 VISION DES OBJETS, DES IMAGES ET DES COULEURS Corrigés des exercices Exercice 18 On éclaire un tissu de couleur verte avec de la lumière bleue. Comment perçoit-on le tissu? Justifie ta réponse à l aide d un schéma et de rayons codés. Pour répondre aux questions suivantes, représente chaque situation par un schéma. De quelle couleur verra-t-on un objet a) rouge éclairé avec une lumière blanche b) cyan éclairé avec une lumière bleue c) blanc éclairé avec une lumière jaune d) noir éclairé avec une lumière magenta e) rouge éclairé avec une lumière magenta f) jaune éclairé avec une lumière rouge et une lumière verte Exercice 19 Un texte est écrit à l encre rouge sur une étiquette blanche. Comment nous apparaît le texte et l étiquette si on les éclaire : a) avec de la lumière blanche? b) avec de la lumière bleue? c) avec de la lumière rouge? Exercice 20 a) Un texte est écrit à l encre verte sur une feuille blanche. On pose sur cette feuille un filtre vert. Comment le texte nous apparaît-il à travers ce filtre? b) Un texte est écrit à l encre verte sur une feuille blanche. On pose sur cette feuille un filtre rouge. Comment le texte nous apparaît-il à travers ce filtre? Justifie tes réponses à l aide de schémas et de rayons codés. Exercice 21 Avec une lampe de lumière blanche, on éclaire à travers un filtre rouge une feuille rouge, une verte, une blanche et une jaune. De quelle couleur perçoit-on ces feuilles? Justifie tes réponses à l aide de schémas et de rayons codés. Exercice 22 Un objet est perçu rouge quand il est éclairé avec une lumière rouge, bleu quand il est éclairé avec une lumière bleue et noir quand il est éclairé avec une lumière verte. De quelle couleur cet objet est il perçu lorsqu il est éclairé par le soleil? Exercice 23 Avec de la lumière blanche, on éclaire trois fruits : la tomate est perçue rouge, la banane jaune et la pomme vert clair. On éclaire ces trois fruits avec une lumière colorée : la tomate est alors perçue noire, la banane verte et la pomme verte. Quelle est la couleur de la lumière colorée? Exercice 24 a) Explique par un schéma la couleur bleue du ciel. b) Explique par un schéma la couleur rouge orangé du Soleil à son coucher. Exercice 25 De quelle couleur verrait-on le Soleil sur une planète où le ciel est perçu vert? Explique en détail ton raisonnement. 4

21 2010 VISION DES OBJETS, DES IMAGES ET DES COULEURS Corrigés des exercices Exercice 26 De combien de couleurs d encre a-t-on besoin, au minimum, pour produire n importe quelle couleur en les mélangeant convenablement? Donne le nom de ces couleurs, et indique les couleurs obtenues en les mélangeant deux à deux. Recopie le tableau et complète-le en indiquant l apparence des différents écrans lorsqu ils sont éclairés par différentes lumières colorées. Lumière blanche Lumière rouge Lumière bleue Lumières rouge et bleue Écran de couleur jaune bleu cyan rouge Exercice 27 Explique pourquoi les pigments jaune, cyan et magenta paraissent plus lumineux que les pigments rouge, vert et bleu. Exercice 28 a) Quelle(s) couleur(s) de lumière le pigment jaune absorbe-t-il? b) Quelle(s) couleur(s) de lumière le pigment cyan absorbe-t-il? Exercice 29 Pourquoi les imprimantes utilisent-elles habituellement quatre couleurs au lieu des trois couleurs primaires de la synthèse soustractive? Exercice 30 Quelles couleurs obtient-on théoriquement en mélangeant les pigments suivants? a) Bleu et rouge b) Cyan et magenta c) Jaune et rouge d) Noir et vert e) Jaune, cyan et magenta f) Blanc et vert Les couleurs théoriques sont-elles confirmées par l expérience? Discutez votre réponse. Exercice 31 Un élève discute avec son père, artiste peintre. «Mon professeur m a dit qu en mélangeant du rouge, du vert et du bleu, on obtient du blanc.» «Mais non! on obtient du noir.» répond le père. Explique qui a raison? Développe ta réponse. 5

22 2010 VISION DES OBJETS, DES IMAGES ET DES COULEURS Corrigés des exercices Exercice 32 Une lampe de lumière rouge, une lampe de lumière verte ainsi que quatre écrans blancs de même hauteur sont posés verticalement sur une table noire conformément au schéma cidessous. Il n y a pas d autre source de lumière. Le schéma correspond à une vue de dessus. Lampe de Lumière verte Écran 4 Écran 3 Lampe de Lumière rouge Écran 1 Écran 2 Les deux lampes sont allumées. Détermine la couleur apparente des écrans visibles pour l observateur. Exercice 33 Note si, selon toi, les affirmations suivantes sont V (vraies) ou F (fausses). Pour celles que tu considères fausses, souligne le mot faux (1 mot avec ou sans article) ou le nombre faux et indique ta correction (1 mot, avec ou sans article, ou un nombre) dans la case prévue à cet effet. N Affirmations Exemple : La lumière se propage en ligne courbe entre le Soleil et la planète Mercure. V (vraie) / F (fausse) F Corrections droite Un objet noir absorbe la plus grande partie de la lumière qu il reçoit. En mélangeant de l encre rouge, de l encre verte et de l encre bleue, on peut obtenir de l encre blanche. Un objet blanc absorbe la plus grande partie de la lumière qu'il reçoit. 6

23 2010 VISION DES OBJETS, DES IMAGES ET DES COULEURS Corrigés des exercices Corrigé des exercices Objectif concerné : interpréter la couleur perçue d un objet à l aide du modèle trichromique de la lumière. Exercice 1 a) Rouge, vert, bleu b) R : rouge V : vert B : bleu c) Les cônes sont des récepteurs situés au fond de l'œil, transformant la lumière en information électrique transportée par les nerfs vers le cerveau ce qui permet la vision diurne. Dans l'œil humain, il y a généralement 3 types de cônes réagissant principalement aux couleurs jaune, vert et bleu, ce qui a servi à la décomposition de la lumière en vidéo, et de manière complémentaire en impression numérique et en peinture. ( Voir également Exercice 2 Le daltonisme est une anomalie dans laquelle un ou plusieurs des trois types de cellules (cônes) de la rétine, responsables de la perception des couleurs ne fonctionnent pas. Exercice 3 a) Code de la lumière incidente : RVB, car la lumière blanche est constituée de l ensemble des couleurs. b) Code de la lumière transmise : R. c) Le filtre absorbe la lumière verte et la lumière bleue. d) Schéma : (VB) RVB R Œil de l observateur Exercice 4 1 : magenta 2 : jaune 3 : cyan 4 : blanc Exercice 5 Code de la lumière reçue Code de la lumière diffusée a) V V b) RB RB c) VB VB d) e) RVB RVB Exercice 6 Couleur (codée) de la lumière qui RVB R VB RV éclaire l écran. Couleur perçue de l écran blanc rouge cyan jaune 1

24 2010 VISION DES OBJETS, DES IMAGES ET DES COULEURS Corrigés des exercices Exercice 7 a) blanc b) blanc c) cyan Exercice 8 a) B b) V c) R d) B Exercice 9 a) cyan b) vert c) bleu d) jaune Exercice 10 L objet est de couleur cyan. Exercice 11 Du fait de la rotation du disque, nos yeux reçoivent à chaque instant (fraction de seconde) de chaque point du disque des lumières de couleurs qui s additionnent et produisent la sensation de blanc. Exercice 12 Le filtre est vert. Exercice 13 La couleur d un objet dépend de la lumière qu il reçoit et de la lumière qu il absorbe. Exercice 14 On devrait dire : «cet objet absorbe les lumières rouges et vertes et diffuse la lumière bleue». Exercice 15 RVB, car si la lumière ne contient pas les trois couleurs élémentaires de lumières, on ne pourra pas savoir pour celle(s) qu il ne contient pas si l objet l absorbe ou non. Exemple : si on perçoit bleu un objet éclairé avec de la lumière VB, on ne peut pas savoir s il absorbe seulement la lumière V ou la lumière V et R. Exercice 16 a) Rouge Bleu Vert b) 1 : rouge - 2 : bleu - 3 : vert 2

25 2010 VISION DES OBJETS, DES IMAGES ET DES COULEURS Corrigés des exercices c) Zone 1 : Exercice 17 a) La fleur est perçue noire. b) La fleur est perçue noire. Exercice 18 Le tissu est perçu noir. (RB) B Tissu Œil de l observateur Exercice 19 a) Rouge d) Noir Œil de (RV Œ Objet b) Bleu e) Rouge Œ c) Jaune f) Jaune ( ) 3

26 2010 VISION DES OBJETS, DES IMAGES ET DES COULEURS Corrigés des exercices Exercice 20 a) Le texte est perçu rouge et l étiquette blanche. b) Le texte est perçu noir et l étiquette bleue. c) Le texte est perçu rouge et l étiquette rouge. Exercice 21 a) Le texte est perçu vert. b) Le texte est perçu noir. La feuille rouge est perçue rouge. La feuille verte est perçue noire. Feuille rouge RVB Feuille verte RVB R Filtr R Œil de l observ R Œil de Filtr R (VB) (VB) (VB) La feuille blanche est perçue rouge. Feuille blanch RVB La feuille jaune est perçue rouge. Feuille jaune RVB Œil de Filtr R (RB) R Œil de Filtr ( ) Exercice 22 L objet est perçu magenta lorsqu il est éclairé par une lumière blanche. Exercice 23 La lumière est V ou VB. (VB) 4

27 2010 VISION DES OBJETS, DES IMAGES ET DES COULEURS Corrigés des exercices Exercice 24 a) b) 5

28 2010 VISION DES OBJETS, DES IMAGES ET DES COULEURS Corrigés des exercices Exercice 25 Le Soleil serait perçu magenta 6

29 2010 VISION DES OBJETS, DES IMAGES ET DES COULEURS Corrigés des exercices Exercice 26 Magenta, cyan et jaune. On obtient le rouge en mélangeant le magenta et le jaune, le bleu en mélangeant le magenta et le cyan et le vert en mélangeant le cyan et le jaune. Ecran de couleur Jaune (absorbe B) Bleu (absorbe RV) Cyan (absorbe R) Rouge (absorbe VB) Lumière RVB jaune bleu cyan rouge Lumière R rouge noir noir rouge Lumière B noir bleu bleu noir Lumière RB rouge bleu bleu rouge Exercice 27 Les pigments rouge, vert et bleu diffusent une seule couleur de lumière et absorbent les deux autres. Les pigments magenta, cyan et jaune diffusent deux couleurs de lumière et n en absorbent qu une seule. Par exemple, les pigments magenta absorbent V et diffusent RB tandis que les pigments rouges absorbent VB et ne diffusent que R. Les pigments magenta diffusent donc plus de lumière et paraissent plus lumineux que les pigments rouges. Exercice 28 a) La lumière bleue. b) La lumière rouge. Exercice 29 Le mélange des pigments magenta, cyan et jaune n'est pas suffisamment absorbant pour obtenir un noir intense. On ajoute donc un pigment noir. Exercice 30 a) Noir b) Bleu c) Rouge d) Noir e) Noir f) Vert Un modèle a six couleurs (rouge, vert, bleu, magenta, jaune et cyan) ne peut pas rendre compte des innombrables nuances de couleurs perçues par l'homme. Les couleurs prédites par le modèle ne sont confirmées par l'expérience que si l'on interprète "avec souplesse" les couleurs obtenues. Par exemple, le mélange de pigments jaunes et rouges selon les proportions est perçu dans la gamme des rouges-orangés que nous assimilons au rouge (parce que des six couleurs prises en compte par le modèle, le rouge est la couleur la plus proche). Exercice 31 Le père parle de pigments, donc de «couleurs matière», alors que le fils parle de couleur de lumière. 7

30 2010 VISION DES OBJETS, DES IMAGES ET DES COULEURS Corrigés des exercices Exercice 32 Écran 1 : jaune - écran 2 : rouge - écran 3 : vert - écran 4 : jaune Exercice 33 N Affirmations V (vraie) / F (fausse) Corrections 1 Un objet noir absorbe la plus grande partie de la lumière qu il reçoit. F diffuse 2 En mélangeant de l encre rouge, de l encre verte et de l encre bleue, on peut obtenir de l encre blanche. F noire 3 Un objet blanc absorbe la plus grande partie de la lumière qu'il reçoit. F diffuse 8

31 Ce document est publié par le DIP Genève sous licence Creative Commons - utilisation et adaptation autorisée sous conditions. Auteur(s): J. Bochet, C. Colongo, D. Jordan, A. Grundisch, G. Robardet