CQFR physique 3 : Les couleurs 1) La est une polychromatique, c est à dire une constituée de la superposition d une infinité de rayons lumineux colorés appelés radiations monochromatiques. 2) Une radiation est caractérisée par une grandeur appelée longueur d onde, notée λ, dont l unité est le mètre (ou un sous-multiple du mètre ). Exemple : la longueur d onde de la radiation rouge foncé est de 800 nm (λ rouge foncé = 800 nm). 3) Longueurs d onde à connaître : Radiations ultraviolettes UV (invisible) UV<400nm viloet= 400nm =0,4µm Radiations infra-rouges IR (invisible) rouge foncé=800nm =0,8µm IR>800nm 4) On peut décomposer la avec un prisme ou un réseau (plaque transparente sur laquelle sont tracés des traits parallèles (530 traits par mm!!) ). L image obtenue sur l écran s appelle spectre de la. 1 : ampoule à incandescence 2 : 3: 4: prisme 5 : radiation violette 6: radiation rouge 7: écran 8: spectre de la un peu de ampoule à incandescence réseau 2 spectres de la 5) Spectre d absorption : La traverse un filtre coloré (ou une solution transparente (non opaque) colorée). Le spectre d absorption est le spectre de la transmise par le filtre coloré. radiations absorbées prisme Sur l écran, on observe le spectre d absorption du filtre bleu : radiation bleue transmise filtre bleu Rappel : Spectre de la (simplifié)
6) Les filtres colorés : Un filtre coloré ne laisse passer que les radiations qui forment sa couleur (exemple : un filtre bleu ne laisse passer que les radiations bleues, il absorbe les autres radiations ). 7) Synthèse additive des couleurs : Il s agit d une colorée obtenue en mélangeant des faisceaux de s colorées. R=rouge V=vert B=bleu J=jaune C=cyan M=magenta R+V+B =blanc R+V=J R+B=V B+V=C 8) Couleurs complémentaires pour la synthèse additive : 2 couleurs (s) sont complémentaires si elles forment de la quand on les superpose. Exemple : J et B sont complémentaires. En effet, J=R+V donc J+B = R+V+B = blanc 9) Les écrans d ordinateur ou de téléphone portable sont tapissés de pixels rouges, verts et bleus. Les couleurs sont réalisées par synthése additive. Exercices n 9, 29, 31 p 43, 48 10) Synthèse soustractive des couleurs : Il s agit des couleurs obtenues quand on mélange des pigments de couleur ou quand on superpose plusieurs filtres colorés: Exemple avec des filtres : Un filtre absorbe certaines radiations de la et transmet les autres. J=V+R C=B+V L œil reçoit de la verte. Quand on superpose les 2 filtres, l observateur ne voit qu un seul filtre de couleur verte. Le filtre jaune (V+R) ne laisse passer que les radiations vertes et rouges. Le filtre cyan (B+V) ne laisse passer que les radiations bleues et vertes. Exemple avec des pigments : Un pigment absorbe certaines radiations de la et diffuse les autres. L œil reçoit de la verte car les milliards de molécules de pigments jaune et cyan ont absorbé les radiations rouges et bleues L observateur voit donc de la peinture verte. molécule de pigment cyan, ne diffuse que les radiations vertes et bleues (comme pour le filtre cyan). molécule de pigment jaune, ne diffuse que les radiations vertes et rouges (comme pour le filtre jaune).
11) Lumière incidente = qui frappe l objet étudié. Diffusion de = émission de dans toutes les directions. Exemple : un corps A reçoit de la et la diffuse : 12) Dans l imprimerie, on utilise 3 encres : le cyan (bleu primaire), le magenta (rouge primaire) et le jaune (primaire). Les autres couleurs sont réalisées par synthèse soustractive (par mélange d encres). L encre noire est aussi utilisée. Lumière diffusée par le corps A magenta Lumière incidente : R+V+B corps A magenta 13) Les objets colorés : R+V= J donc la couleur absorbée est le jaune. La couleur diffusée est le bleu. Or les couleurs jaune et bleu sont complémentaires. Conclusion : La couleur d un objet éclairé est complémentaire de celle qu'il absorbe. objet bleu 14) Couleur perçue d un objet éclairé : La couleur d un objet dépend de la qu il reçoit. Illustration : L observateur verra un car B+V = C Remarque : Spectre de la émise par l : cyan L observateur verra un car B+V = C Rappel : Spectre de la (simplifié) verte L observateur verra un objet vert car un pigment cyan peut diffuser des radiations bleue et verte. Or seule la radiation verte éclaire l objet, il n y aura donc qu elle qui sera diffusée. rouge L observateur verra un objet noir car un pigment cyan absorbe la radiation rouge,donc aucune radiation ne sera diffusée. objet jaune Exercice n 13, 22 p 45,47
15) Les différents types de spectre : Type de source de Spectre obtenu source incandescente ( ) Ampoule à gaz basse pression : les molécules de gaz sont excitées par le courant circulant à travers le gaz. Les molécules diffusent alors de la. Spectre de la, spectre continu d émission. ( polychromatique) spectre de raies d émission. ( polychromatique) Spectre de bandes d absorption ( polychromatique) source incandescence + filtre (ou solution colorée) Spectre de raies d absorption ( polychromatique) source incandescence + gaz basse pression laser Spectre d une monochromatique Exercice n 22 p 67 16) Représentation d un spectre de en utilisant une courbe : Courbe représentant l intensité lumineuse émise en fonction de la longueur d onde λ. Intensité lumineuse Courbe représentant l intensité lumineuse en fonction de λ λ (nm) Spectre projeté sur un écran.
Autre exemple : Ampoule à filament : Courbe réalisée en TP : Intensité lumineuse λ Spectre observé sur un écran Avantages de la courbe : - On visualise les radiations qui ne sont pas visibles (dans ce cas, les infrarouges). - Pour une radiation donnée, on peut savoir si l intensité émise est importante ou faible ; par exemple, dans ce cas, l ampoule diffuse peu de radiations bleues mais beaucoup de radiations infrarouges de longueur d onde 0,95 µm. À cette courbe, on rajoute en général le spectre correspondant observé sur un écran, de la façon suivante : Exercices 25, 33 p 67, 70