La Composition de la lumière

La Composition de la lumière
De quoi est composée la lumière Blanche ?
Introduction de dossier :
Newton, dans sa vision de la blancheur de la lumière solaire résultant de toutes les 3
couleurs primaire mêlées, ne réussit pas à montrer que l'association de deux couleurs
seulement (paires rouge / bleu-vert ou jaune / bleu violet) permettrait d'obtenir du blanc.
Young (au début du 19ème siècle) montra que la lumière blanche n'est pas un objet
physique unique et pressentit le tri variance de la perception des couleurs due à la présence
dans la rétine de trois types de détecteurs.
La lumière blanche est composée de lumières colorées appelées radiations : Bleu, Vert et
Rouge qui sont les couleurs primaires et Jaune, Cyan et Magenta qui sont les couleurs
secondaires.
Le spectre lumineux est l’ensemble des lumières colorées observées. Il y a deux
couleurs non visibles, l’ultraviolet et l’infrarouge. L’analyse de la lumière solaire distingue 7
couleurs Violet, indigo, bleu, vert, jaune; orangé, rouge. En fait, le spectre de la lumière
blanche comporte une infinité de couleur, c’est un spectre continu
La lumière se propage suivant des ondes (de longueurs différentes) captées par trois
séries de cônes de l’œil. Chacune d’entre elles étant plus sensible à un longueur qu’à une
autre. Cette longueur est alors interprétée par notre comme cerveau comme étant une «
couleur ».
Un filtre coloré ne transmet que la couleur correspondant à sa propre couleur, il
absorbe les autres couleurs.
Les différentes teintes de lumières colorées peuvent être obtenues par additions des trois
couleurs fondamentales (couleurs primaires) perçues par l’œil :
Rouge + Vert + Bleu = Blanc
Rouge + Vert = Jaune
Vert + Bleu = Cyan
Bleu + Rouge = Magenta
Expérience : Décomposition de la lumière
Matériel :
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Le Prisme
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Lampe émettant une lumière blanche
Hypothèse :
La lumière blanche à son état décomposé serait constituée des 3 couleurs primaires.
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Expérience : on place le prisme devant une petite source lumineuse le rayon lumineux qui
traverse le prisme se décompose en toute les couleur de l’arc en ciel.
Expérience : recomposition de la lumière
Matériel :
_des sources lumineuses
_trois filtres de couleur bleu rouge et vert
Hypothèse : En mélangeant les trois couleurs primaire on obtient de la lumière blanche.
Expérience : On place un filtre bleu sur une source lumineuse , on place le filtre rouge sur
l’autre source lumineuse et pareil pour le vert, on fait s’entrecoupés les trois rayons qui à leur
intersection devient blanc.
Deux couleurs sont complémentaires si leur addition donne de la lumière blanche. Rouge et
le Cyan, Vert et le Magenta, Bleu et le Jaune.
La lumière est composé de rayonnement qui comprennent dans l’ordre croissant : les rayons
gamma, les rayon X, l’ultraviolet, la lumière visible (toutes les couleurs), l’infrarouge (de la
lumière rouge au micro-ondes) et les ondes radio. Seule les couleurs et la lumière blanche
sont visible à l’œil nu. On note : une longueur d’onde de 1nm a une fréquence proche de
3.1017 Hertz. Les principales fréquences sont :
Rayon gamma 0.1 nm à 1nm
Rayon X 1nm à 100nm
Ultraviolet . 100 nm à 400 nm
lumière visible 400nm à 700 nm
Infrarouge de 700nm à 1cm
Onde radio 1cm à 1km.
Les particules transportant l’énergie lumineuse sont appelées des photons ils n’ont pas de
masse.
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La perception de la couleur par l’œil :
La lumière qui nous est renvoyée par un objet qu’on observe va pénétrer dans notre œil par
la pupille et exciter les cellules nerveuses qui tapissent la rétine au fond de l’œil. La rétine est
également composée de cônes. Les cônes sont des cellules qui réagissent aux ondes
lumineuses. Il y a 3 types de cônes : chacun sensible à une certaine plage de longueurs
d’onde. Les cônes « S » qui sont plutôt sensibles aux bleus, les « M » sensibles plutôt aux
verts, et les « L » aux rouges.
2 lampes émettant des rayonnements différents peuvent très bien être perçues de la même
couleur par notre œil. Par exemple, une lampe émettant une lumière jaune : cela va exciter
un peu les cônes M et L. Si l’on prend une lampe émettant un rayonnement vert et rouge
choisis, notre cerveau va percevoir la même couleur car ce sont les mêmes types de cônes
qui seront excités de la même manière qu’avec une lampe émettant une lumière jaune.
Expérience : La Roue Chromatique
Histoire : L’Américain Nicholas Ogden Rood étudie la physique avant de commencer à
peindre. Il s’intéresse donc aux couleurs à la fois d’un point de vue technico-scientifique et
dans une perspective artistique. C’est en 1879 qu’il inventa la roue chromatique à partir du
triangle de Maxwell
Matériel :
-Une Roue Chromatique
-Un axe sur lequel la tourner
Hypothèse : La lumière blanche serait composée des 3 couleurs primaires et de leurs
dégradés.
Définition : Une roue Chromatique est un disque composé des 3 couleurs primaires ainsi que
de leurs dégradés.
Expérience avec plusieurs roues chromatiques :
On s’est aperçu que quand on faisait tourner un roue chromatique a certain tours par
seconde, on observait quelle devenait blanche. On s’est alors posé la question si l’ordre des
couleurs y était pour quelques chose. C’est pourquoi on à fabriquer d’autres roue
chromatique avec des couleurs à différents endroit.
Illustration : (on mettra des images des roues chromatiques fabriquées).
On observe que même si les couleurs sont à différents endroits de la roue chromatique, on
aura l’illusion quelle deviendra blanche. Cela est du au fait que notre œil n’est capable de
différentier environ 24 images par seconde. Au delà, il les « superposes » et forme la couleur
blanche. Cela ne donne pas du noir. Car le noir c’est quand aucune couleurs n’est renvoyer
à l’œil.
Illustration :
Au centre, il y a la roue chromatique avec les
couleurs bien classées et autour, il y a une autre
roue mais avec des couleurs dans le désordre