Sources de lumières colorées

Sources de lumières colorées

Objectifs :

- Distinguer couleur perçue et couleur spectrale.

- Distinguer une source polychromatique d’une source monochromatique caractérisée par une longueur d’onde dans le vide.

- Connaître les limites en longueur d’onde dans le vide du domaine visible et situer les rayonnements infrarouges et ultraviolets.

- Exploiter la loi de Wien, son expression étant donnée.

- Pratiquer une démarche expérimentale permettant d’illustrer et de comprendre la notion de lumière colorée.

 

  1. Comment différencier les sources lumineuses ?

  1. rappels.

Les sources primaires sont des sources de lumière provenant d’un objet qui produit sa propre lumière.

Les sources secondaires sont des objets qui diffusent la lumière qu’ils reçoivent.

La lumière émise peut être analysée par un prisme ou un réseau :

  • si la lumière peut se décomposée en un ensemble de plusieurs radiations, elle est appelée lumière polychromatique. Ex : la lumière blanche

  • Si la lumière ne se décompose pas, elle correspond à une seule radiation lumineuse, alors elle est appelée lumière monochromatique. Ex : le laser

Synthèse additive – (doc 3 p34) La synthèse additive est la superposition de lumières colorées. Les couleurs primaires de la synthèse additive sont le rouge, le bleu et le vert. Leur superposition donne du blanc.

Synthèse soustractive – (doc 2 p34) La synthèse soustractive correspond à l’absorption de lumières colorées par des filtres. Les couleurs primaires de la synthèse soustractive sont le cyan, jaune et magenta. Deux couleurs complémentaires donnent du noir.

 

[Oral : fonctionnement de l’œil :

L’image d’un objet se forme sur la rétine. Celle-ci comporte des cellules photosensibles qui transforment les signaux lumineux en signaux électriques.

  • les cônes, de trois types, sensibles par forte luminosité et aux couleurs rouge, bleue et verte. Chaque type de cônes n’est sensible qu’à une couleur. Ils sont actifs plutôt en journée.

  • les bâtonnets, sensibles aux faibles luminosités mais ne percevant qu’une palette de gris. Ils sont actifs de nuit.

C’est l’activité des bâtonnets qui permet au cerveau de restituer les couleurs. La perception des couleurs pas l’homme utilise le principe de la trichromie.]

Ne pas noter ce paragraphe. Retenir simplement qu’une image se forme sur la rétine (chapitre 1). La rétine est faite de cellules photosensibles : les cônes (sensibles à une couleur, actifs la journée), les bâtonnets (sensibles aux faibles luminosité, actifs de nuit).

 

  1. De quoi dépend la couleur d’un objet ? (Voir chapitre 2 envoyé semaine dernière+animations)

Les objets sont visibles car ils nous envoient de la lumière. Cette lumière provient d’une source primaire. Selon leur nature, les objets interagissent différemment avec la lumière. Ils peuvent diffuser la lumière,  transmettre la lumière  ou absorber la lumière. Ces trois phénomènes peuvent avoir lieu en même temps.

La couleur perçue d’un objet correspond à la composition de la lumière qu’il diffuse.

Un objet n’a pas de couleur propre, celle-ci dépend :

  • de la lumière qu’il reçoit

  • des radiations (lumières colorées) qu’il absorbe, diffuse et transmet.

De l’observateur. (Quelques anomalies liées à la perception des couleurs : les daltoniens ; les achromates)

 

 

  1. La lumière émise par une source chaude dépend elle de sa température ?

Un corps dense émet un rayonnement électromagnétique appelé rayonnement thermique qui dépend de sa température et dont le spectre est continu.

Nous avons vu en 2nd que plus la température augmente et plus le spectre s’enrichit vers les longueurs d’onde violettes. La couleur perçue passe alors du rouge vers le blanc.

 

  1. loi de Wien. (TP)

Wilhem Wien, physicien allemand du 19ème siècle (1864 – 1928) montre que le spectre continu du rayonnement thermique, émis par un corps à la température T, a une intensité maximale pour une longueur d ‘onde max qui est donnée par la relation :

 

max * T = 2,898.10-3 avec max : longueur d’onde en mètre

T : température en kelvin (K)

 

et T = + 273 avec température en degré celsius.

 

Formule donnée sous une forme différente sur votre livre p 49.

La différence de la formule vient du fait que max est exprimée en nm, et la température en °C sur le livre.

Essayer de retrouver la relation du livre en partant de la relation donnée ci-dessus.

 

Remarque : la notation max n’indique pas une longueur d’onde maximale mais la longueur d’onde pour laquelle on observe un maximum de l’intensité du rayonnement thermique.

 

  1. Couleur perçue.

Connaissant la longueur d’onde à laquelle un corps (étoile, filament …) émet un maximum d’intensité lumineuse, on peut déterminer la température T et inversement.

La couleur d’une source est liée à l’allure de son profil spectral : une source de couleur bleue est plus chaude qu’une source de couleur rouge.

Doc7 p 51  

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