Chapitre 1 Lumières et couleurs. Items Connaissances Acquis Composition de la lumière blanche. Action d un filtre sur la lumière blanche. Synthèse additive. Couleur perçue lorsqu on observe un objet. Lumière absorbée et énergie. Capacité C3.1.2 Suivre un protocole pour obtenir un spectre continu par décomposition de la lumière blanche en utilisant un prisme ou un réseau. C3.1.1 Extraire des informations d un fait observé. C3.1.2 Faire des essais avec différents filtres pour obtenir des lumières colorées par superposition de lumières colorées. C3.1.2 Faire des essais pour montrer qualitativement le phénomène. C3.1.4 C3.1.1 Présenter à l écrit ou à l oral une observation. Extraire d un document (papier ou numérique) les informations relatives aux transferts énergétiques I. Décomposition de la lumière blanche. AE : spectre de la lumière blanche Spectre de la lumière blanche Conclusion : Un CD, une goutte d eau, un réseau ou un prisme décomposent une lumière en différentes lumières colorées qui la composent. La figure obtenue sur un écran est appelée le spectre de cette lumière. La lumière blanche (identique à celle du soleil) est composée de lumières colorées (celle de l arc en ciel), son spectre est un spectre continu. Exercices* : 17p156 : l arc en ciel On observe un arc-en-ciel lorsque le Soleil est dans le dos de l'observateur et qu'il pleut devant celui-ci. Chaque goutte d'eau décompose la lumière blanche du soleil en une infinité de lumières colorées que l'on peut observer. Les lumières colorées pénètrent dans l'œil de l'observateur. Elles ne proviennent pas des mêmes gouttes de pluie (schéma). Page 1 sur 5
II. Action d un filtre sur la lumière. AE Lumière transmise par un filtre coloré. Le spectroscope Un spectroscope est composé d une fente permettant de faire entrer de la lumière dans l appareil et d un oculaire (ici, un réseau) permettant de décomposer cette lumière et d observer son spectre. Observation avec un spectroscope. Tenir le spectroscope d'une main en dirigeant la fente vers la source lumineuse. Dessiner le spectre de la lumière blanche puis intercaler successivement les différents filtres (plaqués contre la fente) afin d obtenir et de dessiner le spectre de la lumière qu ils transmettent. Filtre Spectre Aucun Rouge Magenta Bleu Jaune Cyan Vert Conclure : Comment un filtre permet il d obtenir une lumière colorée? Eclairé en lumière blanche, un filtre permet d obtenir une lumière colorée par absorption d une partie du spectre visible. Il est transparent pour certaines lumières colorées et opaque pour les autres. (voir Animation) Page 2 sur 5
Exercices : 7p154 : reconstituer la lumière décomposée. Le prisme décompose la lumière qui le traverse. Toufik a raison, car le spectre ne fait apparaître que des lumières colorées rouges. 8p154 : reconnaître une lumière décomposée Le spectre obtenu est celui de la lumière blanche. Il s'agit donc de la réponse c. la lampe du phare avant.. III. Superposition de lumières colorées. AE : Coup de projecteur Ou activité 2p145 : Qu'obtient-on en superposant des lumières colorées? Mur blanc Scène Conclusion : Projecteurs Des lumières de couleurs bleue, rouge et verte permettent de reconstituer des lumières colorées et la lumière blanche par synthèse additive. (voir Animation) Lumière Rouge + Lumière Verte = Lumière Jaune Lumière Rouge + Lumière Bleue = Lumière Magenta Lumière Bleue + Lumière Verte = Lumière Cyan Lumière Rouge + Lumière verte + Lumière bleue = Lumière blanche Page 3 sur 5
Exercices : 9p154 : comprendre la couleur d un écran de télévision (maison) 1. On ressent une impression colorée blanchâtre. 2. Cette portion d'écran doit donc être blanche ou gris pâle. 11p154 : utiliser des projecteurs a. La superposition des lumières colorées rouges et vertes donne un éclairage jaune. b. La superposition des lumières colorées bleues et vertes donne un éclairage cyan. c. La superposition des lumières colorées rouges et bleues donne un éclairage magenta. 13p155 : le pointillisme en peinture 1. On ne distingue pas les touches colorées si on observe le tableau à quelques mètres. 2. L'impression colorée résulte de la superposition des lumières provenant des différentes couches colorées. 14p155 : la couleur d une solution (permanganate de potassium) La solution de permanganate de potassium transmet les lumières colorées qu'elle n'absorbe pas. L'impression colorée résulte de la superposition dans l'œil des radiations transmises. Pour que l'impression colorée soit magenta, cela signifie que les radiations rouges et bleues sont transmises mais pas les vertes. Le spectre convenant est le spectre b 18p156 : et si je fabriquais de la lumière blanche Tout se passe comme si les lumières colorées en provenance des différents secteurs angulaires du disque se superposaient dans l'œil en raison de la persistance rétinienne. 20p156 : les ombres chinoises Pour réaliser deux ombres colorées, on doit disposer de deux sources lumineuses distinctes. On peut utiliser une lampe de poche munie d'un filtre bleu et une autre lampe de poche munie d'un filtre rouge. Le fond de l'écran éclairé par les deux sources sera magenta : cela résulte de la synthèse additive des lumières colorées rouge et bleue toutes les deux diffusées par l'écran. IV. La couleur des objets. Activité4 p147 : D'où provient la couleur d'un objet? 1. En lumière blanche, le citron paraît jaune. En lumière verte, le citron paraît vert. En lumière bleue, le citron paraît gris foncé. 2. Le citron paraît vert parce qu'il diffuse la lumière verte. Le citron ne diffuse pas la lumière bleue puisqu'il paraît quasiment noir lorsqu'il est éclairé en lumière bleue. Il diffuse la lumière rouge lorsqu il est éclairé en lumière blanche. 3. La couleur d'un objet dépend de la lumière qui l'éclaire. http://physiquecollege.free.fr/physique_chimie_college_lycee/quatrieme/optique/exercic e_couleur.htm La couleur perçue lorsqu on observe un objet dépend de la lumière diffusée par cet objet, donc de la lumière qu il reçoit et de la lumière qu il absorbe Page 4 sur 5
Un objet noir absorbe toutes les lumières colorées tandis qu un objet blanc les diffuse toutes. En absorbant la lumière, la matière reçoit de l énergie. Elle s échauffe et transfère une partie de l énergie reçue à l extérieur sous forme de chaleur. Exercices : 10p154 : Expliquer le rôle d un filtre La tomate ne diffuse que des lumières colorées rouges. Ces lumières colorées rouges sont totalement absorbées par le sirop de menthe, qui agit comme un filtre vert : la tomate paraît noire. 12p154 : Trouver la couleur du perroquet (corrigé p222) 15p155 : des drapeaux identiques a. Une lumière colorée rouge. b. Une lumière colorée verte. 16p155 : pour aller plus loin (daltonisme) On constate une déficience pour la couleur rouge. La personne pourrait être protanope. 19p156: trouve la couleur du clown Réinvestir les connaissances concernant l'action des filtres sur les lumières colorées, la couleur des objets et la synthèse additive des couleurs. V. Bilan. Page 5 sur 5