Vision et couleur

Vision et couleur

Objectifs :

  • Interpréter la couleur observée d’un objet éclairé à partir de celle de la lumière incidente ainsi que des phénomènes d’absorption, de diffusion et de transmission.

  • Utiliser les notions de couleur blanche et de couleurs complémentaires

  • Prévoir le résultat de la superposition de lumières colorées et l’effet d’un ou plusieurs filtres colorés sur une lumière incidente.

  • Pratiquer une démarche expérimentale permettant d’illustrer et de comprendre les notions de couleurs des objets.

  • Distinguer couleur perçue et couleur spectrale.

  • Recueillir et exploiter des informations sur le principe de restitution des couleurs par un écran plat.

Temps estimé : 1h max si on a du temps !!

 

Site internet (animations) : http://college.ceret.free.fr/physique/optique/synthese_additive.swf

http://college.ceret.free.fr/physique/optique/couleurs1.swf

http://college.ceret.free.fr/physique/optique/filtres.swf

 

  1. Comment l’œil voit-il les couleurs ?

TP cours : un prime, un réseau et de la lumière blanche.

Vu en 2nd : la dispersion de la lumière blanche par un prisme donne une infinité de radiations colorées.

 

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.

 

Quelques anomalies liées à la perception des couleurs :

  • les daltoniens qui confondent le rouge et le vert ;

  • les achromates qui ne différencient pas les couleurs.

Ces anomalies de perception des couleurs sont dues à l’absence d’un ou plusieurs types de cônes.

 

 

  1. Comment obtenir des couleurs ?

  1. La synthèse soustractive : absorption des lumières colorées

Image livre p 34 doc2

TP cours : superposition de filtres colorés magenta, jaune, cyan dans un faisceau de lumière blanche.

Il suffit des couleurs cyan, magenta et jaune pour recréer toutes les autres couleurs.

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 sont dites complémentaires si leur synthèse soustractive donne du noir.

Application : le mélange de couleurs en peinture ou dans une imprimante. La photographie.

Les pigments ou les encres se comportent comme des filtres qui retiennent une partie des lumières colorées à la lumière blanche, n’en diffusant (laissant passer) que certaines radiations.

 

  1. La synthèse additive d’une lumière colorée : superpositions des lumières colorées

Image livre p34 doc3

TP cours avec 3 faisceaux lumineux et filtres rouge, vert, bleu qui se superposent.

Disque de newton+ générateur.

Oral : Histoire des sciences.

Thomas Young (1773-1829) montre qu’il n’est pas nécessaire d’ajouter toutes les lumières colorées pour former de la lumière blanche. En superposant avec des intensités convenables, des lumières colorées bleue, verte et rouge, il est possible d’obtenir du blanc.

La synthèse additive est la superposition de lumières colorées.

Les couleurs primaires de la synthèse additive sont le rouge, le bleu et le vert.

Deux couleurs sont dites complémentaires si leur synthèse additive donne du blanc.

Applications : les écrans (télé, portable …) ; la peinture et le pointillisme des impressionnistes.

Les pixels contiennent des luminophores rouge, vert et bleu suffisamment proches pour que l’œil ne les distingue pas. Ainsi, l’œil reçoit les lumières rouge, verte et bleue de chaque pixel et le cerveau en fait la synthèse additive.

 

- Bilan : couleurs primaires et complémentaires pour les deux synthèses tableau livre p 34

Synthèse additive

Couleurs primaires

 

Couleurs complémentaires

 

Rouge

Cyan

Vert

Magenta

Bleu

Jaune

Couleurs complémentaires

 

Couleurs primaires

Synthèse soustractive

 

 

  1. De quoi dépend la couleur d’un objet ?

  1. Diffusion, absorption, transmission.

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 : l’objet éclairé renvoie la lumière dans toutes les directions une partie de la lumière incidente.

  • Transmettre la lumière : l’objet transparent traversé par une par lumière la laisse passer.

  • Absorber la lumière : l’objet éclairé absorbe une partie de la lumière incidente.

Ces trois phénomènes peuvent avoir lieu en même temps.

 

Remarque : Les objets opaques absorbent une grande partie de la lumière. Les objets lissent en réfléchissent une grande partie (miroir : réflexion totale)

 

  1. Couleur d’un corps.

  2. TP-cours : (qui ne marche pas bien !!) objets colorés, lumière blanche, filtres colorés.

Notre œil perçoit des objets colorés car leur surface telle un filtre, absorbe et diffuse certaines radiations de la lumière incidente.

Exemple : On éclaire un objet par une lumière blanche. L’objet ne diffuse que les lumières rouge et verte et absorbe le bleu. Alors cet objet va nous paraître jaune par la synthèse additive du rouge et du vert.

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.

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