TP1 : Ombres et couleurs - Correction

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1 TP1 : Ombres et couleurs - Correction I II II.1 Obtention de lumières colorées à partir de la lumière blanche Mélangeons les lumières colorées Expériences II.1.1 II.1.2 II.2 Utilisation de lumières rouge, verte et bleue Utilisation de lumières cyan, magenta et jaune Exploitation Figure 1 Cercle trichromique de la synthèse additive L adjectif additif utilisé dans l expression de synthèse additive signifie que l on superpose des couleurs (on les additionne) en un endroit pour obtenir des mélanges de couleurs. En faisant varier l intensité lumineuse de chaque couleur primaire, on peut accéder à toutes les nuances de couleurs possibles. II.3 Bilan. Le principe de la trichromie Pour obtenir les différentes couleurs à partir du matériel disponible en T.P., il faut utiliser deux lampes dont une, par exemple, est reliée à un générateur de tension variable. En faisant baisser la tension, on abaisse l intensité d une source lumineuse ce qui permet de faire baisser l intensité de la couleur rouge, verte ou bleu. Ainsi, lorsque ces trois couleurs se superposent sur Classe de Seconde Générale 1 Thème 1 : Sciences et Arts

2 MPS Lampe verte Lampe rouge Figure 2 Disposition des sources de lumières colorées dans le tableau de J.Raynes l écran, on observe pas du blanc mais différentes nuances de couleurs à cause de la différence d intensité entre le rouge, le vert et le bleu. Quand on prend une lentille ou un microscope pour observer un écran, on remarque que les pixels sont en fait composés de trois diodes lumineuses : une rouge, une verte et une bleue. Ainsi, nos écrans réalisent de la synthèse additive en faisant la superposition de ces trois couleurs de diode dans notre oeil. Les écrans, en faisant varier l intensité lumineuse de chaque couleur de diode permettent d accéder à beaucoup de nuances de couleurs (mais pas une infinité). III Retour sur le tableau de J. Raynes La couleur violette qui apparaît dans le tableau est une interprétation du peintre pour une zone sombre qui est très peu éclairée par la source rouge et/ou par la source verte. Le titre du tableau donne en français "Ellan, rouge et vert" fait bien mention des couleurs rouge et verte des sources colorées ce qui justifie notre raisonnement précédent. Classe de Seconde Générale 2 Thème 1 : Sciences et Arts

3 TP2 : Les couleurs d un tableau - Correction I II II.1 Piet Mondrian Le rôle des pigments sur la lumière blanche Etude d un mélange de couleurs Les couleurs obtenues ne peuvent pas s expliquer par le phénomène de synthèse additive car les couleurs des mélanges obtenues sont différentes du jaune, du chan et du magenta. II.2 Pigments et lumières La meilleure expérience pour montrer à quelqu un qui ne connaît pas les sciences physiques la raison pour laquelle un objet est de couleur rouge est la suivante : placer une double fente en sortie de la lampe, on obtient alors deux faisceaux de lumière placer le filtre de couleur rouge sur le chemin d un seul des deux faisceaux de lumière, on forme alors un faisceau de lumière rouge utiliser le prisme pour montrer que le faisceau de lumière blanche contient toutes les couleurs de l arc-en-ciel utiliser ensuite le prisme pour montrer que le faisceau de lumière ne contient que la couleur rouge Ainsi, seul la lumière de couleur rouge arrive à passer à travers le filtre de couleur rouge ce qui signifie que toutes les autres couleurs sont absorbées par le filtre de couleur rouge. On en conclue qu un objet est de couleur rouge car il absorbe toutes les couleurs sauf la couleur rouge qu il diffuse (renvoie dans toutes les directions). Si vous répétez l expérience avec les filtres de couleur cyan, jaune ou magenta, on obtient les résultats suivants : couleur du filtre couleurs transmises couleur principale absorbée cyan vert et bleu rouge magenta rouge et bleu vert jaune vert et rouge bleu III Les couleurs primaires du peintre Les couleurs primaires du peintre sont le cyan, le magenta et le jaune. Ces couleurs sont appelées couleurs primaires de la synthèse soustractive. Classe de Seconde Générale 3 Thème 1 : Sciences et Arts

4 Le peintre n utilise pas le rouge, le vert et le bleu comme couleurs primaires pour ses tableaux car elles absorbent toutes les couleurs du spectre sauf leur propre couleur ce qui signifie que les mélanges de rouge, vert et bleu donnent des couleurs sombres qui ne sont pas toujours adaptée pour les peintures. Le cyan, le magenta et le jaune absorbent moins de couleur ce qui permet d avoir de plus nombreuses nuances de couleurs pour les mélanges. On en déduit que le mélange du cyan, du jaune et du magenta donne du noir car toutes les couleurs qui forment la lumière blanche, à savoir le rouge, le vert et le bleu, sont absorbées. Etant donné que le cyan absorbe le rouge et que le rouge absorbe toutes les couleurs sauf le rouge, un mélange de cyan et du rouge donne du noir car aucune couleur n est renvoyée, toute les couleurs de l arc-en-ciel sont absorbées par le mélange. On dit alors que le cyan et le rouge sont des couleurs complémentaires. Il en va de même pour le jaune et le bleu ainsi que pour le magenta et le vert. Le nom de synthèse soustractive vient du fait qu il faut réfléchir à quelles couleurs sont absorbées (soustraites) à la lumière blanche pour en déduire la couleur de sortie d un objet. A partir des résultats précédents, on peut établir le cercle trichromique de la synthèse soustractive : Figure 3 Cercle trichromique de la synthèse soustractive L éclairage joue un rôle important car le fait de changer la couleur d un éclairage modifie la perception que l on a d un tableau. Pour illustrer, considérons les exemples suivants : Un extincteur est de couleur rouge. Lorsque celui-ci est éclairé en lumière verte, la couleur verte est absorbée car l extincteur absorbe toutes les couleurs sauf le rouge. Ainsi, aucune lumière n arrive à notre oeil depuis l extincteur et on le voit donc en noir. Un poussin est de couleur jaune. Lorsque celui-ci est éclairé en lumière bleue, la couleur bleu est absorbée et donc nous voyons le poussin en noir. Le poussin éclairé en lumière rouge est vu en rouge car cette couleur n est pas absorbée par le jaune du poussin. Ainsi, uniquement de la couleur rouge parvient jusqu à notre oeil. En lumière rouge et verte, Classe de Seconde Générale 4 Thème 1 : Sciences et Arts

5 le rouge et le vert ne sont pas absorbés par le poussin et nous voyons donc une couleur mélange de rouge et de vert qui est le jaune (couleur originale du poussin). Le tableau de Mondrian éclairé en lumière verte donne les résultats suivants : couleur originale couleur perçue rouge noir bleu noir jaune vert blanc vert IV IV.1 Applications directes de la synthèse soustractive Retrouver la couleur de la source Dans le tableau avec l éclairage a, on voit que les zones blanches apparaissent en cyan ce qui signifie que l éclairage est de couleur cyan. Maintenant, essayons de le justifier à partir des zones colorées du tableau : le carré bleu dans le tableau original absorbe la couleur verte de la source cyan et il ne reste alors que le bleu du cyan donc le carré est vu de couleur bleue le carré jaune absorbe le bleu de la source et laisse diffuser le vert donc le carré est vu de couleur verte le carré de couleur rouge absorbe toutes les couleurs sauf le rouge donc toutes les couleurs de la source cyan. Ainsi, aucune lumière ne parvient jusqu à notre oeil et ce carré est vu en noir Dans le tableau avec l éclairage b, on voit que les zones blanches apparaissent en jaune ce qui signifie que l éclairage est de couleur jaune. Maintenant, essayons de le justifier à partir des zones colorées du tableau : le carré bleu dans le tableau original absorbe le vert et le rouge de la source et il ne reste alors aucune couleur donc le carré est vu de couleur noire le carré jaune n absorbe aucune couleur de la source jaune donc celui-ci est vu en jaune le carré de couleur rouge absorbe toutes les couleurs sauf le rouge donc toutes les couleurs de la source jaune sauf le rouge. Ainsi, seule la lumière rouge parvient jusqu à notre oeil et le carré est vu de couleur rouge IV.2 Principe de l imprimante couleur Une imprimante effectue comme le peintre de la synthèse soustractive, elle superpose différentes couches de chaque couleur primaire cyan, jaune et magenta afin d obtenir le rouge, le vert et le bleu. Pour obtenir toutes les nuances, l imprimante ajoute plus ou moins de noir à chaque couleur afin d en atténuer la proportion dans le mélange car le noir absorbe toutes les couleurs. Classe de Seconde Générale 5 Thème 1 : Sciences et Arts