3. Les filtres utilisés permettent de soustraire «une couleur à une autre», c est-à-dire certaines radiations lumineuses à la colorée incidente. Leur rôle est de ne transmettre, à un œil, que les informations lumineuses provenant d une image. 4. Deux couleurs complémentaires donnent, par superposition soustractive, du noir. La transmise par une «couleur» (par exemple, le cyan) est aussi celle absorbée par sa couleur complémentaire (le rouge). Dans le cas de l anaglyphe 2, un filtre cyan permet d absorber les radiations de couleur rouge provenant de la prise de vue rouge et de ne transmettre que les radiations de couleurs verte et bleue (cyan) provenant de la prise de vue cyan. De même, un filtre rouge permet d absorber les radiations de couleur verte et bleue provenant de la prise de vue cyan et de ne transmettre que les radiations de couleur rouge provenant de la prise de vue rouge. Chaque œil ne perçoit ainsi que l image qui lui est destinée, ce qui permet de recréer l illusion de relief. EXECICES COMPÉTENCE 1 : Décrire la perception des couleurs par l œil 1 1. b. 2. a. 3. b. 4. b. ; d. et e. 2 1. La rétine humaine possède trois types de cônes, respectivement sensibles aux radiations bleues, vertes et rouges. 2. a. Pour un cône, la plus petite intensité lumineuse capable de provoquer une sensation visuelle est supérieure à celle d un bâtonnet. Les bâtonnets sont donc plus sensibles à la que les cônes. b. Les cônes sont responsables de la vision des couleurs et ils ne fonctionnent que lorsque l intensité lumineuse est suffisante, donc en éclairage diurne. c. En éclairage nocturne, l intensité lumineuse n est pas suffisante pour stimuler les cônes, mais elle est tout de même assez importante pour activer les bâtonnets, qui ne sont pas sensibles aux couleurs. La vision nocturne est donc en noir et blanc. 3 1. a. La radiation monochromatique est bleue. b. Les cônes mis en jeu sont les cônes sensibles aux s bleue et verte. Les cônes sensibles au bleu présentent, pour cette longueur d onde, un seuil de sensibilité bien plus faible que les cônes sensibles au vert. Plus sensibles à la radiation lumineuse reçue, ils vont engendrer un signal plus intense. c. Le cerveau crée une sensation visuelle bleue à partir des informations reçues. 2. Si l œil reçoit une blanche, les trois sortes de cônes sont stimulés et transmettent une information au cerveau. 4 1. Chez une personne saine, les cônes rouges et verts sont sensibles. En l absence de cônes verts, seuls les cônes rouges sont activés. 2. La couleur perçue est rouge. 3. Alors que la radiation lumineuse reçue est de couleur verte, le cerveau du deutéranope recrée une sensation visuelle correspond au rouge. Une verte sera donc confondue avec une rouge. 4. Le vert est perçu rouge par un deutéranope. Ce test permet donc de détecter cette anomalie de la vision dans le cas où le chiffre 7 n est pas vu par le patient. 5 1. Chez le tritanope, les cônes sensibles au bleu sont déficients. 2. Le spectre a correspond à la vision d un protanope (l absence du cône rouge se traduit par un spectre sombre pour les grandes longueurs d onde), le spectre b à celle du tritanope (l absence du cône bleu se traduit par un spectre sombre pour les courtes longueurs d onde) et le c à celle d un deutéranope (absence des radiations du visible correspond au vert). 3. Il s agit de la description du spectre du protanope. PATIE 1 Séquence 2 ision et couleur 19
a c 4. Pour un deutéranope (spectre c ), les radiations de longueur d onde 500 nm environ apparaissent plutôt rouges, ce qui se traduit par des difficultés de distinction des couleurs verte et rouge. COMPÉTENCE 2 : Comprendre la formation d une colorée 6 1. a. Pour le physicien, les couleurs primaires sont le rouge, le vert et le bleu. b. Les couleurs primaires servent de base de la reproduction de toutes les autres. 2. La synthèse additive des couleurs s effectue à partir des trois couleurs primaires, soit en faisant tomber au même endroit des faisceaux de s colorées, soit en plaçant côte à côte de petites tâches colorées que l œil ne peut pas séparer. 3. a. oir figure 2 du cours. b. Deux couleurs sont complémentaires l une de l autre si, par synthèse additive, leur reforme une blanche. Exemples : rouge et cyan ; vert et magenta ; bleu et jaune. 3. La restitution des couleurs par synthèse additive est utilisée pour l éclairage d une scène à partir de s de s colorées, par l écran d un ordinateur ou d une télévision à partir de pixels colorés, ou encore par les maîtres pointillistes. 7 1. La synthèse additive. 2. a. Les s vert et rouge. b. Les s bleu et vert. 3. Le blanc est obtenu par la superposition de s verte, bleue et rouge de même intensité. 4. Toutes les autres s colorées peuvent être reproduites en superposant, en certaines proportions, les trois faisceaux lumineux de couleurs rouge, verte et bleue. 8 1. a : rouge ; b : verte ; c : bleue. 2. a. b. a : magenta bleu rouge ; bleu b : jaune vert rouge ; c : cyan bleu vert. rouge b vert 9 1. a. La couleur bleue. b. La couleur rouge. 2. a. La couleur magenta. b. Une radiation lumineuse monochromatique de longueur d onde 1 140 nm n est pas visible, il s agit d une radiation infrarouge. c. Superposer des radiations lumineuses ne revient pas à additionner leurs longueurs d onde. 10 1. La synthèse additive des couleurs. 2. a. Les pixels rouges. b. Les pixels bleus et verts. 3. a. La frange 2 apparaît verte (jaune vert rouge) alors que la frange 5 apparaît bleue (magenta rouge bleu). b. Les franges 1 et 3 seront cyan ; 2 et 4 ; vertes ; 5 et 7, bleues ; 6 et 8, noires. 4. a. Les pixels bleus sont éteints. b. La frange 1 apparaîtra jaune et la frange 8 restera noire. 20
11 1. a. Les néo-impressionnistes ont vécu à la fin du XIX e siècle et au début du XX e. b. La Calanque et Le Palais des Papes, de Paul Signac ; La Parade, de George Seurat ; La Yole d Auguste enoir. c. Le pointillisme consiste à juxtaposer des pigments colorés par petites touches. Placé à une distance convenable de la toile, l œil d un observateur superpose les faisceaux colorés lui parvenant et perçoit alors une illusion d uniformité. d. Cette technique fait appel à la synthèse additive des couleurs. 2. L artiste utilise des touches de bleu, de rouge et quelques touches de vert. 3. a. Des couleurs complémentaires interviennent également : des touches de jaune (complémentaire du bleu), de cyan (complémentaire du rouge) mais aussi quelques touches de magenta (complémentaire du vert). b. La juxtaposition des couleurs complémentaires en différentes proportions a pour effet de produire d autres nuances colorées. COMPÉTENCE 3 : Interpréter la couleur des objets 12 1. c. 2. c. 3. b. et c. 13 1. La synthèse soustractive des couleurs est obtenue en sélectionnant, à l aide de filtres, certaines des radiations lumineuses de la blanche polychromatique. 2. oir figure 7 du cours. 3. En peinture, pour colorer un objet diffusant ; en photographie, pour le tirage papier à partir d un négatif couleur, et en imprimerie. 14 1. La incidente est blanche (). 2. a. et b. a M C b J C c M J d C 3. a. vert ; b. bleu ; c. rouge. 4. Une rouge est obtenue par la superposition de filtres magenta et jaune. ouge magenta jaune blanc vert bleu. Une verte est obtenue par la superposition de filtres jaune et cyan. ert jaune cyan blanc bleu rouge. 5. En inversant les filtres, la transmise en sortie sera identique, contrairement à la intermédiaire. 15 1. En blanche, un filtre jaune transmet les radiations rouge et verte ; un filtre magenta, les radiations rouge et bleue et un filtre cyan, les radiations verte et bleue. 2. En blanche, un filtre bleu ne transmet que les radiations bleues ; un filtre vert, les radiations vertes et un filtre rouge, les radiations rouges. 3. a. Dans tous les cas, on obtient du noir. b. Ce sont des couleurs complémentaires en synthèse soustractive. PATIE 1 Séquence 2 ision et couleur 21
16 La couleur du caméléon Un caméléon est vert lorsqu il est éclairé en blanche. 1. Quelle est la couleur complémentaire du vert? 2. a. Quelle colorée diffuse-t-il? b. Quelle colorée absorbe-t-il? 3. Sera-t-il vu vert sous un éclairage cyan? Si non, indiquer la couleur perçue. Justifier la réponse. 1. La couleur complémentaire du vert est le magenta. 2. a. Il diffuse la verte. b. Il absorbe les s rouge et bleue. 3. Une cyan peut être modélisée par la superposition de deux s verte et bleue de même intensité. Il sera donc toujours vu vert sous un éclairage cyan, car les radiations vertes incidentes seront diffusées, et les radiations bleues seront absorbées. 17 1. 2. Le filtre coloré est le siège d une diffusée transmission et d une absorption de la incidente ; l objet coloré d une source de incidente transmise diffusion et d une absorption de la transmise par le filtre. 4. a. 18 Objet éclairé Couleur des sources de C M J W N N N N N N N N N N N N N C N C C N M N M M N J N J J N W C M J W N N N N N N N N N N 3. Une blanche peut être reproduite par la superposition de trois faisceaux de de même intensité : un vert, un bleu et un rouge. b. L objet est perçu vert en cyan. EXECICES DE SYNTHÈSE 19 1. La couleur d un objet lumineux est une impression visuelle qui naît dans l œil et prend forme dans le cerveau. Elle dépend des propriétés optiques de l objet lui-même, mais aussi de la composition de la qui l éclaire. 2. a. Une colorée peut être produite par synthèse additive ou par synthèse soustractive. b. La synthèse additive permet de reproduire le blanc ; la synthèse soustractive, le noir. 3. Le noir et le blanc sont plutôt des couleurs et non des radiations. En effet, le noir correspond à l absence de radiations lumineuses ; le blanc, à la superposition de toutes les radiations lumineuses du visible. 22
20 Couleurs complémentaires On dispose d une source de s rouge, verte, bleue et de filtres de couleur magenta, cyan et jaune. 1. a. Citer deux moyens permettant d obtenir une de couleur cyan. b. Indiquer quel type de synthèse des couleurs intervient dans chaque cas. Justifier. 2. Même question pour une de couleur rouge. 1. a et b. Une cyan peut être obtenue, en synthèse additive par la superposition de faisceaux colorés bleu et vert, et en synthèse soustractive en intercalant un filtre cyan sur un faisceau de blanche. 2. Une rouge peut être obtenue, en synthèse additive à partir d une source de rouge et en synthèse soustractive en intercalant la superposition de filtres jaune et magenta sur un faisceau de blanche. 22 1. a. Le poivron diffuse des s de couleurs rouge et verte. b. Il absorbe les radiations de couleur bleue. 2. a. Trois types de cônes sont sensibles aux s de couleurs verte, bleue et rouge. b. Les cônes sensibles aux s de couleurs rouge et verte sont stimulés. 3. a. Le poivron apparaîtra vert, car il n absorbe pas la verte. b. Il sera perçu rouge en rouge ; car il n absorbe pas la rouge. 4. Il apparaîtra noir sous un éclairage bleu. 23 1. En verte, le drapeau éthiopien (vert jaune rouge) apparaît vert vert noir. La bande verte diffuse les radiations vertes, la bande jaune diffuse les radiations vertes et le rouge (donc uniquement les radiations vertes incidentes). En revanche, la bande rouge absorbe les radiations vertes et bleues (donc toutes les radiations de la verte incidente). 2. Sous un éclairage rouge, les drapeaux suisse, autrichien et bahreïnien apparaissent rouge ; les drapeaux malien et italien apparaissent noir rouge rouge. 3. Sous un éclairage bleu, les deux drapeaux apparaîtront complètement noirs, aucun des bandes jaune, verte et rouge ne diffusant la couleur bleue. 24 1. a. Trois bandes : bleu blanc rouge. b. elgique : noir jaune rouge. Italie : vert blanc rouge. 2. a. Ils doivent être éclairés en blanche et observés à travers un filtre jaune. Un filtre jaune absorbe les radiations de couleur bleue et transmet les radiations de couleurs rouge et verte. La bande bleue du drapeau français apparaîtra noire, comme la bande noire du drapeau belge ; la bande blanche apparaître jaune (blanc bleu jaune), comme la bande jaune du drapeau belge. Les deux bandes rouges apparaîtront rouge. b. L observation sous un éclairage jaune conduirait aux mêmes observations. c. Sous éclairage rouge, les drapeaux français et italien apparaissent tous les deux noir - rouge - rouge. 25 1. a. L œil gauche ne perçoit que l image rouge de gauche, et l œil droit ne perçoit que l image cyan située à droite. b. L image «rouge» ne renvoie que la composante rouge, qui est arrêtée par le filtre cyan. L image «cyan» renvoie les composantes bleue et verte, qui sont arrêtées par le filtre rouge. c. Ce sont deux couleurs complémentaires. 2. a. Chaque œil ne perçoit qu une seule des deux images, légèrement décalées l une par rapport à l autre. L illusion de relief est recréée par le cerveau. b. Lorsque des couleurs complémentaires sont additionnées, elles reforment du blanc. 26 1. L ombre portée est la zone où la bleue ne peut pas aller. Aucune n atteint cette zone : l ombre portée est donc noire. PATIE 1 Séquence 2 ision et couleur 23
2. a. vert allumé bleu allumé vert bleu rouge éteint b. L ombre portée liée à la source bleue correspond à la zone où seule la bleue ne parvient pas. En revanche, cette zone est éclairée par la source verte. L ombre portée liée à la source verte correspond à la zone où seule la verte ne parvient pas. En revanche cette zone est éclairée par la source bleue. 3. Là où la bleue ne peut pas aller, les s vertes et rouges le peuvent : l ombre portée est jaune. Là où la rouge ne peut pas aller, les s verte et bleue le peuvent : l ombre portée est cyan. Là où la verte ne peut pas aller, les s bleue et rouge le peuvent : l ombre portée est magenta. vert allumé cyan jaune magenta bleu allumé rouge allumé 27 1. a. Les longueurs d onde transmises se situent entre 450 et 550 nm, avec un maximum de transmission pour 500 nm. b. La transmise est de couleur bleue. c. Le filtre utilisé est de couleur bleu : il transmet les radiations correspondant au bleu et absorbe les autres. 2. Un filtre cyan absorbe les radiations correspondant au rouge, tandis qu un filtre magenta absorbe celles correspondant au vert. Seules celles correspondant au bleu sont donc transmises par l association d un filtre cyan et d un filtre magenta. 28 1. Généralement, D ª 4 m. 2. a. b. tan e 2d/D. c. Pour a exprimé en radian et suffisamment petit, on considère l égalité tan e e. Donc e 2 (1 10-3 )/4 5 10-4 rad. ε D 2d d d 3. a. L œil distingue l alternance de lignes vertes et rouges. b. L œil voit un rectangle uniforme jaune. 24