O3 COULEUR DES OBJETS Prévoir le résultat de la superposition de lumières colorées et l effet d un ou plusieurs filtres colorés sur une lumière incidente. Utiliser les notions de couleur blanche et de couleurs complémentaires. Pratiquer une démarche expérimentale permettant d illustrer et comprendre les notions de couleurs des objets. Recueillir et exploiter des informations sur le principe de restitution des couleurs par un écran plat. Interpréter la couleur d un objet en fonction de la lumière incidente. Rappels) On appelle lumière blanche, une lumière analogue à celle du Soleil. Isaac Newton a montré en 1666 à l aide d un prisme que la lumière blanche était constituée d une multitude de lumières colorées. I COULEUR DES LUMIERES 1) Synthèse additive A partir des trois lumières primaires ou fondamentales (lumières rouges, vertes et bleues), et en faisant varier leur intensité lumineuse, on peut obtenir toutes les lumières colorées possibles sur un écran blanc (fig.7 p 52). L écran blanc diffuse la lumière reçue. Diffusion : fait de renvoyer la lumière dans toutes les directions. Rq) Un miroir ne diffuse pas la lumière, il la réfléchit (il l envoie dans une seule direction). Tableau de la synthèse additive des couleurs. On considère ici que les lumières additionnées ont la même intensité lumineuse. Lumières additionnées Lumière obtenue Rouge Bleue Verte Blanche Rouge Bleue Magenta Rouge Verte Jaune Bleue Verte Cyan Notre œil n est pas capable de distinguer les différentes lumières qui constituent la lumière blanche, magenta, On peut synthétiser de nouvelles lumières en additionnant plusieurs lumières colorées donc on parle de synthèse additive de la lumière. 2) Couleurs complémentaires On appelle couleur complémentaire d une couleur, la couleur qui apparait lorsqu on supprime l un des trois faisceaux de lumière colorée pour faire de la lumière blanche.
Ex) On projette sur un écran blanc de la lumière rouge, verte et bleue, l écran apparait blanc. On supprime la lumière bleue, l écran apparait jaune. On en déduit que les lumières bleue et jaune sont complémentaires. Voir fig.5 p 119. 3) Application : l écran plat Les écrans plats sont constitués de pixels qui sont eux-mêmes constitués de trois luminophores bleu, vert et rouge qui peuvent diffuser des lumières avec des intensités lumineuse variables. Les luminophores sont tellement petit que l on ne peut les distinguer lorsque l on regarde l écran à une distance normale. Par addition de ces lumières, chaque pixel peut être perçu comme un point lumineux coloré (voir fig.13 p 54). Tout écran plat (de téléviseur, d ordinateur, de téléphone, ) fonctionne sur le même principe. Pour qu un écran ait le label haute définition (HD), il doit posséder : 720 lignes de 1 280 pixels (HD ready). 1080 lignes de 1920 pixels (Full HD). II SYNTHESE SOUSTRACTIVE DE LA LUMIERE 1) Couleur des objets et lumière Problème : De quelle couleur va apparaitre un objet éclairé? Méthode : Il faut savoir quelles lumières fondamentales sont diffusées et absorbées par l objet. Pour cela on étudie le comportement de l objet par rapport à la lumière blanche. Il faut aussi savoir qu un objet qui est une source de lumière secondaire ne peut diffuser que la lumière qu il reçoit. Exemple : si l objet est éclairé en lumière rouge, il ne peut pas diffuser de lumière bleue ou verte. a. Eclairage en lumière blanche La lumière blanche peut être modélisée par la somme des trois lumières fondamentales (rouge, bleue et verte). Ex) cas d un objet rouge Ex) cas d un objet jaune L objet absorbe les lumières verte et bleue et il ne diffuse que la lumière rouge donc il apparait rouge. Un objet rouge absorbera toujours les lumières verte et bleue. L objet absorbe la lumière bleue et il diffuse les lumières verte et rouge donc il apparait jaune. Un objet jaune absorbera toujours la lumière bleue.
Hormis les objets blancs, tous les autres absorbent une partie de la lumière incidente (ils «enlèvent» de la lumière) donc on parle de synthèse soustractive de la lumière. b. Eclairage en lumière colorée Ex) cas d un objet rouge éclairé en lumière verte Ex) cas d un objet jaune éclairé en lumière verte L objet rouge absorbe la lumière verte et il ne diffuse aucune lumière donc il apparait noir. Ex) cas d un objet rouge éclairé en lumière magenta L objet jaune diffuse la lumière verte donc il apparait vert. Ex) cas d un objet jaune éclairé en lumière magenta L objet rouge absorbe la lumière bleue et il diffuse la lumière rouge donc il apparait rouge. L objet jaune diffuse la lumière rouge donc il apparait rouge. La couleur d un objet est la couleur perçue lorsqu il est éclairé en lumière blanche. La couleur apparente d un objet dépend à la fois de sa couleur, de la lumière qu il reçoit et de la synthèse des lumières reçues par l œil. Rq) - Un objet blanc diffuse toute la lumière reçue. - Un objet noir absorbe toute la lumière reçue. 2) Les filtres colorés Un filtre rouge parfait ne peut transmettre que la lumière rouge. On parle de transmission car la lumière peut traverser l objet. Lumière blanche incidente Lumière transmise Un filtre jaune ne peut transmettre que de la lumière rouge et verte (qui est perçue jaune). Un filtre coloré éclairé en lumière blanche absorbe une partie de la lumière et en transmet une autre partie. On obtient alors une lumière colorée.
Un filtre coloré ne transmet qu une partie de la lumière qu il reçoit (il «enlève» des lumières) donc on parle de synthèse soustractive. 3) Restitution des couleurs Une imprimante couleur comporte plusieurs cartouches d encre. Une cartouche d encre noire et ici une cartouche d encre couleur elle-même constituée de trois réservoirs d encre cyan, magenta et jaune. Chaque encre, lorsqu elle est éclairée en lumière blanche va absorber une partie de la lumière et en diffuser une autre partie. L encre jaune absorbe la lumière bleue. L encre cyan absorbe la lumière rouge. Le mélange de ces deux encres (à quantité égale) absorbe les lumières bleue et rouge, il apparait vert! Par mélange de ces encres cyan, magenta et jaune, on peut reproduire toutes les autres couleurs (voir fig.12 p 54).. Pour la couleur noire, au lieu de mélanger les trois encres de départ, on utilise directement une encre noire qui coutera moins cher.
Sur le même principe, les peintres obtiennent de nombreuses nouvelles couleurs en effectuant des mélanges sur leur palette. Pour simuler les couleurs obtenues par des mélanges d encre, on peut utiliser des filtres colorés que l on superposera au voisinage d une feuille blanche. Les filtres vont absorber certaines lumières colorées comme le font les encres (voir figure 11 p 53). Doc ccd.swf restitution de la couleur nébuleuse tête de cheval par superposition de trois images RVB. Doc IMPRIMERIE COULEUR imprimerie couleur avec encres jaune, cyan, magenta et noir. P56-61 ex 9, 13, 15(résolu), 37