Toute la lumière sur la lumière

1) Les sources de lumière

a. Les sources primaires

Les sources primaires sont des sources qui produisent et émettent leur propre lumière.

b. Les objets diffusants

Les objets diffusants sont des objets éclairés : ils ré-émettent dans toutes les directions une partie de la lumière qu’ils reçoivent. On dit qu’ils diffusent.

Un objet devient un objet diffusant dès lors qu’il est éclairé.

Un objet clair diffuse mieux la lumière qu’un objet foncé.

Un objet parfaitement noir ne diffuse pas de lumière, toute la lumière qu’il reçoit est absorbée.

La fraction de lumière qui n’est pas diffusée est absorbée par l’objet diffusant. C’est pour cela qu’un objet noir exposé au soleil chauffe plus qu’un objet blanc.

De quelle couleur est un panneau solaire permettant de chauffer de l’eau ? Pourquoi ?

Noir. Il absorbe presque toute la lumière qu’il reçoit. Cette lumière est transformée en chaleur.

2) Les 2 conditions de visibilité d’un objet

a. L’objet doit être éclairé

Pour être visible, un objet doit émettre de la lumière.

Autrement dit il doit être un objet diffusant. Pour cela, il doit être éclairé. Dans le noir, on ne voit rien !

2) Les 2 conditions de visibilité d’un objet

a. L’objet doit être éclairé

Pour être visible, un objet doit émettre de la lumière.

Autrement dit il doit être un objet diffusant. Pour cela, il doit être éclairé. Dans le noir, on ne voit rien !

b. La lumière doit arriver jusqu’à l’œil

La rétine de l’œil est photosensible (sensible à la lumière).

La rétine est tapissée de récepteurs photosensibles. Pour que ces récepteurs puissent détecter de la lumière, il faut que cette lumière entre dans l’œil.

La lumière entre dans l’œil par la pupille.

3) Comment se propage la lumière ?

La lumière se propage en ligne droite dans les milieux transparents et homogènes. Ex : l’eau, l’air, le verre.

La lumière se déplace en ligne droite. Donc, s’il y a un obstacle entre l’objet et l’œil, l’objet n’est pas visible.

4) Le faisceau lumineux

Le faisceau lumineux est composé d’une infinité de rayons lumineux.

5) Peut-on voir un rayon lumineux ?

On ne voit un rayon lumineux que s’il atteint la rétine. Un rayon lumineux qui n’atteint pas l’œil est invisible.

Parmi les quelques rayons lumineux produits par la bougie et représentés sur le croquis, seuls ceux en rouge sont visibles par l’observateur.

Sur les 4 photos précédentes, les rayons lumineux sont visibles alors qu’il ne rentre pas dans l’appareil photo (ou l’œil). Cela est possible grâce à la présence de poussière (ou de fumée). La poussière est constituée de très petits corps, se comportant chacun comme un objet diffusant.

LUMIERE COLOREE ET COULEUR DES OBJETS

RAPPEL DE 5ème

1) La lumière blanche et son spectre

1) Le prisme est un solide en verre de forme triangulaire

Lorsqu’un faisceau de lumière blanche traverse un prisme, il ressort sous la forme d’un faisceau de lumières colorées.

On dit que le prisme a décomposé la lumière blanche.

Les couleurs obtenues constituent le spectre de la lumière blanche.

Dans cette expérience, on a utilisé un réseau pour décomposer la lumière (à la place du prisme).

Un réseau est constitué d’une feuille transparente (en matière plastique) striée de traits parallèles verticaux très rapprochés.

Comme pour l’expérience avec le prisme, la lumière blanche a été décomposée par le réseau.

La lumière blanche est constituée d’une infinité de couleurs, qui constituent son spectre

2) Le mélange des couleurs

Figure 1 : On dispose de trois projecteurs de trois couleurs : rouge, vert et bleu.

Figure 2 : on superpose les projections des trois rectangles colorés et on remarque :

- le mélange des faisceaux de lumières rouge et verte donne la couleur jaune

- le mélange des faisceaux de lumières rouge et bleue donne la couleur magenta

- le mélange des faisceaux de lumières bleue et verte donne la couleur cyan

- le mélange des faisceaux de lumières rouge, bleue et verte donne la couleur blanche

On dit que ces couleurs sont obtenues par synthèse additive.

Par superposition des lumières rouge, verte, et bleue, on réalise la synthèse additive de la lumière blanche. Rouge + Vert + Bleu = Blanc

3) Les filtres colorés

On place une diapositive dans un projecteur, cette diapositive présente une fente transparente et une fente rouge superposées.

(Attention : A cause de la lentille d’agrandissement du projecteur, l’image projetée est inversée)

La lampe du projecteur émet une lumière blanche.

La lumière blanche passe sans être modifiée par la fente transparente.

La lumière blanche devient rouge lorsqu’elle passe par la fente rouge.

La fente rouge se comporte comme un filtre.

Elle laisse passer la lumière rouge, mais absorbe les autres lumières (dont l’énergie est transformée en chaleur)

(Attention : A cause de la lentille d’agrandissement du projecteur, l’image projetée est inversée)

Dans cette expérience, on place à nouveau le réseau (voir chapitre précédant).

Ce réseau va décomposer la lumière sous la forme d’un spectre.

La lumière blanche qui traverse la fente transparente est décomposée et le spectre rendu est continu et complet (du rouge au bleu)

Par contre, lors de la décomposition de la lumière rouge sortant de la fente rouge, on s’aperçoit que le spectre est réduit et ne fait apparaitre que la couleur rouge.

Les autres couleurs n’apparaissent pas, elles ont été absorbées par le filtre rouge.

Lorsqu’un faisceau de lumière blanche traverse un filtre de couleur, une partie du spectre de la lumière blanche est absorbée.

Exemple a : Un filtre vert absorbe toutes les lumières colorées sauf les vertes.

Exemple b : Un filtre magenta absorbe toutes les lumières colorées sauf les rouges et les bleues (magenta = bleu + rouge).

Le rouge et le bleu traverse le filtre magenta et l’œil perçoit le mélange de ces 2 couleurs comme du magenta. L’œil réalise la synthèse de la couleur magenta.

Lorsque la lumière blanche du soleil traverse un vitrail, elle est « filtrée ».

Par exemple, seules le rouge et le vert du spectre de la lumière blanche traversent un morceau de verre jaune. Les autres lumières colorées sont absorbées par le morceau de verre jaune.

Un filtre coloré laisse passer certaines lumières colorées. Il absorbe les autres.

Sa couleur est due à la synthèse des couleurs qu’il laisse passer.

L’énergie des lumières absorbées par le filtre est transformée en chaleur (en général).

4) La couleur des objets

Pourquoi voit-on un citron jaune ?

•Figure 1 : Le citron est éclairé par une lumière blanche.

De la même manière qu’un filtre jaune ne laisse passer que les lumières rouges et vertes, le citron diffuse les lumières rouges et vertes. Il absorbe les autres lumières.

Le citron diffuse les lumières rouges et vertes. Ces lumières mélangées sont synthétisées par l’œil comme étant du jaune.

•Figure 2 : Cette fois, le citron est éclairé par une lumière verte.

Nous avons vu que le citron diffuse la lumière verte et la lumière rouge. Dans ce cas, comme il n’y a pas de lumière rouge, il ne diffusera que la lumière verte. Nous le verrons donc vert.

•Figure 3 : Dans ce cas, le citron est éclairé par une lumière bleue.

Une simulation peut être réalisée avec Photoshop et ses filtres. Cependant, vue la complexité du logiciel, une formation photoshop est presque indispensable pour obtenir le résultat escompté.

Comme le citron ne diffuse que les lumières rouges et vertes (et absorbe toutes les autres), il ne diffusera pas de lumière. La lumière bleue est absorbée par le citron. Nous le verrons noir.

Éclairé en lumière blanche, le pull absorbe certaine couleurs et en diffuse d’autres.

Le pull rouge, en l’occurrence, absorbe toutes les lumières colorées, sauf les lumières rouges qu’il diffuse.

S’il était éclairé en lumière bleue, il ne diffuserait aucune lumière et paraitrait noir.

Un objet blanc diffuse toutes les lumières colorés qui l’éclairent.

La couleur d’un objet dépend de la lumière qui l’éclaire.

Il a la couleur de la lumière qu’il diffuse.

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