Phys. N° 02

Couleurs des objets.

Cours.

 

   

 

Mots clés :

Couleur des objets, perception des couleurs par l'oeil, la rétine,
obtention des différentes couleurs,  couleurs complémentaires,
synthèse additive, synthèse soustractive,
écran, imprimante,
couleur d'un objet,
absorption,
transmission, diffusion,
les filtres de couleur, couleur spectrale, profil spectral d'une étoile,
Connaître la synthèse additive et la synthèse soustractive, quadrichromie,
QCM, ...

 

Moteur de recherche sur les différents sites
 
 
 

 

 

I- La perception des couleurs par l’œil.

1)- La rétine.

2)- Conclusion.

II- Obtention des différentes couleurs.

1)- La synthèse soustractive.

2)- Synthèse additive.

3)- Utilisation de la synthèse

additive et de la synthèse soustractive.

III- La couleur d’un objet.

1)- Absorption, transmission, diffusion

2)- Couleur d’un objet.

3)- Cas des filtres.

4)- Couleur spectrale.

Voir le cours de seconde :

 Profil spectral d’une étoile.

IV- Applications.

1)- QCM :     QCM

2)- Exercices :   Exercices

Synthèse additive et synthèse soustractive :

animation

Certaines images ont été réalisées  le logiciel CHROMA
 et le logiciel    Installer PHOTOFILTRE


QCM 01 réalisé avec Questy (pour s'auto-évaluer)

QCM sous forme de tableau 01.

QCM 02 réalisé avec Questy (pour s'auto-évaluer)

QCM sous forme de tableau 02.

QCM 01 Révision

QCM 01 Questy Révision


Exercices : énoncé avec correction

a)-  Exercice 7 page 40. Connaître la synthèse additive.

b)-  Exercice 9 page 40. Connaître les couleurs complémentaires.

c)-  Exercice 10 page 40. Prévoir la couleur d’une lumière.

d)-  Exercice 12 page 40. Comprendre la couleur d’un écran.

e)-  Exercice 16 page 41. Comprendre la couleur d’un objet.

f)-   Exercice 20 page 41. La quadrichromie.

g)-  Exercice 24 page 42. Une couleur vue sous plusieurs angles.


I- La perception des couleurs par l’œil.

On a vue dans le chapitre précédent que pour un œil normal, les images des objets se forment sur la rétine.

1)- La rétine.

-    La rétine a une structure granulaire. Elle est formée de cônes et de bâtonnets.
-    L’œil perçoit les couleurs grâce à la présence de deux types de cellules réceptrices de la lumière appelées photorécepteurs que possède la rétine :
-    Les bâtonnets sensibles seulement à l’intensité lumineuse
-    Les cônes qui détectent les lumières colorées

    Il existe trois types de cônes :

-    Les cônes principalement sensibles à la lumière rouge
-    Les cônes principalement sensibles à la lumière verte
-    Les cônes principalement sensibles à la lumière bleue

2)- Conclusion.

-    La perception des couleurs par la rétine utilise le principe de la trichromie.

II- Obtention des différentes couleurs.

1)- La synthèse soustractive.

-    La synthèse soustractive est liée à l’absorption de lumières colorées.
-    Les couleurs primaires de la synthèse soustractives sont :
-    Le cyan : Cyan
-    Le magenta : Magenta
-    Et le jaune : Jaune

    Il suffit des couleurs Cyan : Magenta : Jaune pour recréer quasiment toutes les couleurs.

-    En superposant trois filtres (Cyan, Magenta et Jaune) dans un faisceau de lumière blanche, la lumière blanche est totalement absorbée.
-  On obtient du noir.

Synthèse soustractive

Cyan : Magenta : Jaune

    Couleurs complémentaires :

-    Deux couleurs sont dites complémentaires si leur synthèse soustractive donne du noir.

La couleur complémentaire du cyan est le rouge :

 

La couleur complémentaire du magenta est le vert : 

 

La couleur complémentaire du jaune est le bleu :

 

2)- Synthèse additive.

-    La synthèse additive résulte de la superposition de lumières colorées.
-    Les couleurs primaires de la synthèse additive sont :
-    Le rouge : ROUGE
-    Le vert : VERT
-    Le bleu : BLEU

    Il suffit des couleurs Rouge : Vert : Bleu pour recréer quasiment toutes les couleurs.

-    Quand on superpose plusieurs lumières colorées, le cerveau en perçoit une nouvelle.
-    On obtient une infinité de couleurs en superposant ces trois lumières colorées et en agissant sur leur intensité lumineuse respective.

 

Synthèse Additive

Rouge : Vert : Bleu

    Couleurs complémentaires :

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

La couleur complémentaire du rouge est le cyan :

 

La couleur complémentaire du vert est le magenta : 

 

La couleur complémentaire du bleu est le jaune :

 

3)- Utilisation de la synthèse additive et de la synthèse soustractive.

    Les écrans :

-    Les écrans qui équipent les téléviseurs, les téléphones portables, les écrans d’ordinateurs utilisent le principe de la trichromie et de la synthèse additive.
-    L’écran plat d’un téléviseur est divisé en petites unités lumineuses : les pixels.
-    Chaque pixel est constitué de trois luminophores
-    Un luminophore qui diffuse de la lumière rouge
-     Un luminophore qui diffuse de la lumière verte
-    Un luminophore qui diffuse de la lumière bleue
-    En agissant sur le réglage de l’intensité lumineuse de chaque luminophore, on arrive à obtenir la couleur voulue pour chaque pixel.
-    Un écran est caractérisé par sa définition, c’est-à-dire par le nombre total de pixels.
-    Les fabricants indiquent :
-    Le nombre de pixels par ligne et le nombre de lignes.
-    Un écran haute définition HD, possède :
-    1080 lignes de 1920 pixels chacune et la taille d’un pixel est liée à la taille de l’écran.
-    Plus l’écran est petit, plus le pixel est petit.
-    Une image est constituée de points ou pixels.
-    Si elle est regardée à une distance suffisante, l’œil ne peut distinguer la trame des pixels.
-    L’œil possède un pouvoir séparateur.
-    Si l’écart entre 2 pixels est inférieur à une minute d’angle, l’œil ne peut pas séparer les deux points.
-  L’image paraît ainsi uniforme.
-    Vue agrandie d’une partie de l’écran d’un téléviseur.

 

-    Couleurs des différents luminophores et couleur observée à l’écran :

Mire d'un écran de télévision :

    Imprimerie, peinture et photographie.

-    L’imprimerie, la peinture et la photographie utilisent la synthèse soustractive.
-    Les pigments ou les encres utilisés se comportent comme des filtres et retirent des lumières colorées à la lumière blanche diffusée par le support.
-    Les imprimantes utilisent la trichromie et de la synthèse soustractive.
-    En plus des cartouches d’encres cyan, magenta et jaune, on ajoute une cartouche d’encre noire pour une reproduction plus fidèle.
-    Le mélange des couleurs cyan, magenta et jaune des cartouches d’encre donnent une teinte marron foncé qui n’est pas du meilleur effet.
-    De plus, il faut étalonner l’imprimante (qui utilise la synthèse soustractive) pour reproduire une photo fidèle à l’image que l’on voit à l’écran d’un ordinateur (qui utilise la synthèse additive).

III- La couleur d’un objet.

1)- Absorption, transmission, diffusion

-    Les objets qui nous entourent sont visibles car ils nous envoient une partie de la lumière qu’ils reçoivent généralement d’une source extérieure.
-    Lorsqu’un objet reçoit de la lumière, il peut (en partie ou totalement) :
-    L’absorber
-    La transmettre si la lumière peut traverser l’objet
-    La diffuser, c’est-à-dire la renvoyer dans toutes les directions.

 

-    L’absorption est le phénomène par lequel un objet éclairé absorbe une partie de la lumière incidente (si il absorbe toute la lumière incidente, il apparait noir)
-    La transmission est le phénomène par lequel un objet transparent est traversé par une partie de la lumière incidente.
-    La diffusion est le phénomène par lequel un objet éclairé envoie dans toutes les directions une partie de la lumière incidente.

2)- Couleur d’un objet.

-    La couleur d’un objet dépend :
-    De la nature de la lumière incidente
-    De l’absorption et de la diffusion de la lumière incidente par l’objet
-    De la synthèse des lumières reçues par l’œil.
-    La couleur perçue d’un objet dépend :
-    Des lumières colorées que l’objet absorbe, diffuse et transmet
-    De l’éclairage
-    De l’observateur

    Exemple : Le drapeau Français éclairé par des lumières de différentes couleurs.

-    Indiquer dans chaque cas, les couleurs du drapeau français lorsqu’il est observé sous différentes lumières incidentes.

Images réalisées avec   le logiciel CHROMA

 

Lumière colorée

 

 

Lumière blanche

Le drapeau possède une partie bleue, une partie blanche et une partie rouge.

La partie bleue absorbe le rouge et le vert et diffuse la couleur bleue

La partie blanche diffuse toutes les couleurs

La partie rouge absorbe le bleu et le vert et diffuse la couleur rouge.

 

Lumière rouge

 La partie bleue du drapeau (en lumière blanche) apparait noire en lumière rouge car cette partie absorbe le rouge et le vert.

Comme le rouge absorbe le vert et le bleu, cette partie apparait noire en lumière rouge

 

Lumière verte

La partie bleue du drapeau (en lumière blanche) apparait noire en lumière verte car cette partie absorbe le rouge et le vert.

Comme le vert absorbe le rouge et le bleu, cette partie apparait noire en lumière verte.

De même, la partie rouge du drapeau (en lumière blanche) apparait noire en lumière verte car cette partie absorbe le vert et le bleu.

 Comme le vert absorbe le rouge et le bleu, cette partie apparait noire en lumière verte.

 

Lumière bleue

La partie rouge du drapeau (en lumière blanche) apparait noire en lumière bleue car cette partie absorbe le vert et le bleu.

 

Lumière magenta

Les parties bleu et rouge du drapeau (en lumière blanche) gardent leur couleur respective car la couleur magenta arrête le vert et laisse passer le rouge et le bleu.

 

Lumière cyan

La couleur cyan arrête le rouge et laisse passer le vert et le bleu.

La partie rouge (en lumière blanche) apparait noire.

 

Lumière jaune

La couleur jaune arrête le bleu et laisse passer le rouge et le vert.

La partie bleue (en lumière blanche) apparait noire.

3)- Cas des filtres.

Un filtre se comporte comme un objet diffusant. Ils réalisent une synthèse soustractive.

Comme les objets opaques, la couleur est obtenue en retirant des lumières colorées à la lumière incidente.

a)-  Les filtres primaires :

-    Un filtre bleu ne transmet que la lumière bleue : il absorbe la lumière rouge et la lumière verte

 

-    Un filtre rouge ne transmet que la lumière rouge : il absorbe la lumière bleue et la lumière verte

 

-    Un filtre vert ne transmet que la lumière verte : il absorbe la lumière rouge et la lumière bleue

 

b)-  Les filtres secondaires :

-    Les filtres cyan, magenta et jaune transmettent deux des trois couleurs. On les appelle des filtres secondaires.
-    Le filtre jaune absorbe la lumière bleue. Il laisse passer la lumière rouge et la lumière verte.

 

-    Le filtre cyan absorbe la lumière rouge. Il laisse passer la lumière bleue et la lumière verte.

 

-     Le filtre magenta absorbe la lumière verte. Il laisse passer la lumière bleue et la lumière rouge.

 

4)- Couleur spectrale.

Voir le cours de seconde : profil spectral d’une étoile.

-    Une couleur spectrale est identifiable par son spectre.
-    Exemple : cas de la solution aqueuse de permanganate de potassium
-    Observation en lumière blanche :
-    Lorsque que la solution aqueuse de permanganate de potassium est éclairée en lumière blanche, elle apparait de couleur magenta.

 

-    On peut obtenir le spectre d’absorption de cette solution lorsqu’elle est éclairée en lumière blanche :
*     Expérience :

-    Observation :
-    La solution de permanganate de potassium est violette lorsqu’on l'observe à la lumière du jour.
-    L’analyse de la lumière transmise par la solution de permanganate de potassium révèle la présence d’une bande sombre dans le spectre de la lumière blanche.
-    Une partie du vert et du bleu a été absorbée par la solution.
-    On obtient un spectre de bandes d’absorption. Les radiations absorbées dépendent de la nature du milieu.
-    Un spectre de bande est caractéristique de la substance dissoute.

-    Profil spectral :

 

-    Profil spectral de la solution aqueuse de permanganate de potassium.
-     Le profil spectral d'une solution aqueuse colorée est obtenu en donnant l'intensité relative de la lumière reçue après la traversée de la solution en fonction de la longueur d'onde.
-     Absorbance de la solution en fonction de la longueur d’onde.
-     On utilise le fait que toute solution colorée absorbe la lumière visible (400 nm < λ0 < 800 nm).
-     Lorsqu’un faisceau de lumière monochromatique traverse un milieu absorbant, l’intensité lumineuse I du faisceau transmis est inférieure à l’intensité lumineuse I 0 du faisceau incident.
-     Pour évaluer cette diminution, on utilise :
-     L’absorbance A : absorbance

courbeabs

IV- Applications.

1)- QCM : Pour chaque question, indiquer la (ou les) bonne(s) réponse(s).

QCM 01 réalisé avec Questy (pour s'auto-évaluer)

QCM sous forme de tableau 01.

QCM 02 réalisé avec Questy (pour s'auto-évaluer)

QCM sous forme de tableau 02.

QCM 01 Révision

QCM 01 Questy Révision

2)- Exercices :  Exercices : énoncé avec correction

a)-  Exercice 7 page 40. Connaître la synthèse additive.

b)-  Exercice 9 page 40. Connaître les couleurs complémentaires.

c)-  Exercice 10 page 40. Prévoir la couleur d’une lumière.

d)-  Exercice 12 page 40. Comprendre les couleurs d’un écran.

e)-  Exercice 16 page 41. Comprendre la couleur d’un objet.

f)-   Exercice 20 page 41. La quadrichromie.

g)-  Exercice 24 page 42. Une couleur vue sous plusieurs angles.