Ch 3 - Couleur des objets

1/ 5
I. La vision des couleurs
I.1
Couleur spectrale et couleur perçue
Isaac Newton (1643-
1727) décomposa pour la première fois
la lumière du Soleil grâce à un
prisme optique
ainsi que la lumière blanche comporte toutes les couleurs
du spectre visible.
La rétine de l’œil humain possède trois types de cônes
- les cônes sensibles au bleu (CB)
- les cônes sensibles au vert (CV)
- les cônes sensibles au rouge (CR
)
Couleur Ultra violet
λ ( nm ) < 380 380 – 430
Questions :
a) Compléter la prem
ière ligne du tableau
visible.
b) Quelle est la
longueur d’onde et la couleur pour lesquelles l’œil humain est le plus sensible
c)
Définir un rayon monochromatique. La lumière blanche est
d)
Quelle est la couleur d'un rayon monochromatique de longueur d'
e) Si un tel rayon
de longueur d'onde 580
f) Comment est-il alors
possible pour l’homme de voir
g) Un rayon polychromatique
contenant les
Quelle est la couleur perçue par cet observateur ?
I.2 La trichromie
Absorption relative des cônes
400 500
600 700
0
50
100
CB
CV
CR
Figure 3 :
Sensibilité des cônes rétiniens
Figure 4 :
La couleur d'un rayon en fonction de sa longueur d'onde
Figure 5 :
Synthèse additive
Chapitre 3
Couleur des objets
Couleur spectrale et couleur perçue
1727) décomposa pour la première fois
prisme optique
. Il prouva
ainsi que la lumière blanche comporte toutes les couleurs
La rétine de l’œil humain possède trois types de cônes
:
)
430 – 500 500 – 550 550 – 590 590 – 630
ière ligne du tableau
(figure 4)
en indiquant dans l’ordre les couleurs présentes dans le domaine du
longueur d’onde et la couleur pour lesquelles l’œil humain est le plus sensible
Définir un rayon monochromatique. La lumière blanche est
-elle monochromatique ?
Même question pour un laser.
Quelle est la couleur d'un rayon monochromatique de longueur d'
onde 580 nm ?
de longueur d'onde 580
nm entre dans l'œil, quels types de cônes excite
-
possible pour l’homme de voir
une couleur autre que le bleu, le vert ou le rouge ?
contenant les
longueurs d'onde 530 nm et 630 nm
pénètre dans l'œil d'un observateur.
Quelle est la couleur perçue par cet observateur ?
Justifier.
Le physicien Thomas Young (1773-
1829) démontra
fois que l’on peut recomposer la lumière blanche avec trois couleurs
appelées
couleurs primaires lumières
ROUGE – VERT – BLEU
Ces couleurs correspondent logiquement aux trois types de cônes
présents dans l'œil
humain. Ainsi, lorsque ces trois types de cônes
sont excités (rayons bleu, vert et rouge pénétrant simultanément
dans l'œil) on voit une lumière blanche.
600 700
λ (nm)
Figure 1 :
Dispersion de la lumière
Sensibilité des cônes rétiniens
La couleur d'un rayon en fonction de sa longueur d'onde
Figure 2 :
Dispersion d'un laser monochromatique
Synthèse additive
Infra rouge
630 - 780 > 780
en indiquant dans l’ordre les couleurs présentes dans le domaine du
longueur d’onde et la couleur pour lesquelles l’œil humain est le plus sensible
?
Même question pour un laser.
-
t-il ?
une couleur autre que le bleu, le vert ou le rouge ?
pénètre dans l'œil d'un observateur.
1829) démontra
pour la première
fois que l’on peut recomposer la lumière blanche avec trois couleurs
couleurs primaires lumières
:
Ces couleurs correspondent logiquement aux trois types de cônes
humain. Ainsi, lorsque ces trois types de cônes
sont excités (rayons bleu, vert et rouge pénétrant simultanément
dans l'œil) on voit une lumière blanche.
Dispersion de la lumière
blanche par un prisme
Dispersion d'un laser monochromatique

2/ 5
Le daltonisme est une anomalie dans laquelle un ou plusieurs des trois types de cônes de
la rétine oculaire, responsables de la perception des couleurs, sont déficients (figure 6).
Le principe de la synthèse additive des couleurs consiste à combiner la lumière de
plusieurs sources émettrices colorées afin d'obtenir une nouvelle couleur.
Question :
Compléter les synthèses additives suivantes :
ROUGE + VERT = ……………………
BLEU + ROUGE = …………………… VERT + BLEU = ……………………
CYAN + ROUGE = …………………… JAUNE + BLEU = ……………………
ROUGE + VERT + BLEU = …………………… MAGENTA + VERT = ……………………
Rmq : L’addition de deux couleurs primaires lumières à intensité égale forme une couleur secondaire lumière.
I.3 Applications : le codage RVB
Pour restituer toutes les couleurs d’une image sur
un écran on utilise la synthèse additive des
couleurs avec les trois couleurs primaires lumières : le
rouge (R), le vert (V) et le bleue (B).
L'écran est entièrement composé d'une matrice de
pixels dont le nombre constitue sa résolution (ou
définition).
Lors de l’affichage d’une image couleur sur un écran, ce
dernier allume totalement ou partiellement chaque
cellule (ou sous-pixel) d’un pixel, et ceci pour tous les
pixels présents sur l’écran. Chaque cellule de l'écran
reçoit donc une information dédiée.
Questions :
a) Quelle est la couleur observée sur un écran si tous les pixels qui le composent sont identiques au pixel A ?
b) Même question pour les pixels B, C, D, E et F.
c) On affiche la même image sur deux écrans différents (figure 9). Quelle est la caractéristique qui différencie ces écrans ?
1 pixel
1 cellule
Figure 7 : restitution des couleurs
R0 V0 B255
R255 V0 B255
R0 V255 B255
R255 V255 B0
R0 V0 B0
R70 V70 B70
pixel A
pixel B
pixel C
pixel D
pixel E
pixel F
Figure 8
Figure 9
écran 1 écran 2
vision
normale
daltonisme
Figure 6

3/ 5
II. La couleur d'un objet
II.1
Couleur spectrale et couleur perçue
Toutes les couleurs présentes dans la lumière visible sont traitées par les trois types de cônes de l’œil. Par exemple, un ra
de longueur d’onde 580 nm
(jaune) activera donc les cônes sensibles au vert et ceux sensibles au rouge. Ainsi, une lumière,
que
lque soit sa véritable couleur, sera donc interprétée par l’œil comme un mélange des trois
Expérience :
On éclaire en lumière blanche une pomme verte.
A retenir :
• Les objets blancs diffusent
toutes les couleurs
• Les objets noirs absorbent
toutes les couleurs
• Les objets de couleur absorbent
certaines longueurs d'onde et en
Exercice :
Deux pots de peinture, l’
un magenta, l’autre jaune, sont
peintures renversées sont éclairées en lumière blanche.
II.2 Conclusions
•
Lorsqu’on mélange des matières colorées (encres, peintures…),
la couleur est obtenue par
synthèse soustractive
• Les couleurs primaires
sont dites alors
CYAN – JAUNE –
MAGENTA
• Le mélange de deux
couleurs primaires matières
secondaire matière. (Exemple
: Cyan + Jaune = Vert)
•
Les couleurs primaires de la synthèse soustractive correspondent aux
couleurs secondaires de la synthèse additive, et inversement.
Pomme verte
Lumière blanche
Lumière diffusée
observateur
?
Figure 10
Figure 11
Couleur spectrale et couleur perçue
Toutes les couleurs présentes dans la lumière visible sont traitées par les trois types de cônes de l’œil. Par exemple, un ra
(jaune) activera donc les cônes sensibles au vert et ceux sensibles au rouge. Ainsi, une lumière,
lque soit sa véritable couleur, sera donc interprétée par l’œil comme un mélange des trois
couleurs primaires lumières
On éclaire en lumière blanche une pomme verte.
Questions :
a)
Donner la définition d’une lumière polychromatique.
b)
Quelles sont les couleurs arrivant sur la pomme
c)
Quelle(s) couleur(s) est(sont) rediffusée(s) par la pomme
d) Qu’advient-
il de la lumière qui n’a pas été diffusée
e)
Quelle serait l’apparence de la pomme si elle ne diffusait aucune
couleur ?
f)
Même question si elle ne diffusait que du rouge et du vert.
g)
Quelle serait l’apparence d’une pomme verte éclairée en lumière
magenta ?
toutes les couleurs
toutes les couleurs
certaines longueurs d'onde et en
diffusent d'autres.
un magenta, l’autre jaune, sont
versés à terre. Les deux peintures se mélangent en partie.
peintures renversées sont éclairées en lumière blanche.
a)
Quelles sont les couleurs diffusées par la peinture jaune
b) En déduire la couleu
r absorbée par la peinture jaune.
c)
Quelle est la couleur absorbée par la peinture magenta
d)
En déduire les couleurs absorbées par la zone de peintures
mélangées.
e)
Déterminer alors la couleur réelle de cette zone de mélange.
Lorsqu’on mélange des matières colorées (encres, peintures…),
synthèse soustractive
.
sont dites alors
« matières » :
MAGENTA
couleurs primaires matières
donne une couleur
: Cyan + Jaune = Vert)
Les couleurs primaires de la synthèse soustractive correspondent aux
couleurs secondaires de la synthèse additive, et inversement.
observateur
Figure 10
Figure 11
Figure 13
Toutes les couleurs présentes dans la lumière visible sont traitées par les trois types de cônes de l’œil. Par exemple, un ra
yon
(jaune) activera donc les cônes sensibles au vert et ceux sensibles au rouge. Ainsi, une lumière,
couleurs primaires lumières
.
Donner la définition d’une lumière polychromatique.
Quelles sont les couleurs arrivant sur la pomme
?
Quelle(s) couleur(s) est(sont) rediffusée(s) par la pomme
?
il de la lumière qui n’a pas été diffusée
par la pomme ?
Quelle serait l’apparence de la pomme si elle ne diffusait aucune
Même question si elle ne diffusait que du rouge et du vert.
Quelle serait l’apparence d’une pomme verte éclairée en lumière
versés à terre. Les deux peintures se mélangent en partie.
Les
Quelles sont les couleurs diffusées par la peinture jaune
?
r absorbée par la peinture jaune.
Quelle est la couleur absorbée par la peinture magenta
?
En déduire les couleurs absorbées par la zone de peintures
Déterminer alors la couleur réelle de cette zone de mélange.
Figure 12
Restitution
des couleurs
en imprimerie
Figure 13
: Synthèse soustractive

4/ 5
III. Les filtres de couleur
Un filtre de couleur est une matière transparente qui ne transmet qu'une partie de la lumière blanche.
C'est le phénomène de transmission.
Modélisation simplifiée de l'action d'un filtre de couleur :
Exercice :
On éclaire en lumière blanche 6 disques colorés opaques de couleur
respective vert, cyan, bleue, magenta, rouge et jaune (figure 16).
a) Si l'on applique un filtre vert sur le projecteur, quelle est alors la
couleur observée pour chacun des disques ?
b) Même question avec un filtre jaune.
c) Lorsqu'on applique un filtre bleu, on observe le résultat de la
figure 17. Expliquer l'aspect observé du disque jaune et du
disque magenta.
d) Même question avec un filtre cyan (figure 18) pour le disque rouge
et le disque jaune.
Figure 15 : Fonctionnement des filtres de couleur
Figure 14 : Phénomène de transmission
Lumière incidente Lumière transmise
Figure 16
Figure 17 Figure 18

5/ 5
O BSERVER - CHAPITRE 3
B ILAN DE COMPETENCES
Ce qu'il faut savoir :
Je p e n se l e
sav oi r
Je ne p e n se
pas encore
l esav oi r
Ce qu'il faut savoir faire :
Je p e n se
sav oi r faire
Je ne p e n se
pas encore
sav oi r faire
I
n
t
e
r
p
r
é
t
e
r
l
a
co
u
leu
r
o
bse
r
v
é
e
d’u
n
o
bje
t
é
c
l
ai
ré
à
p
a
rt
i
r
d
e
cel
l
e
d
e
l
a
lumière incidente ainsi que des phénomènes d’absorption, de diffusion et de
transmission.
Ut
ili
s
e
r
l
e
s
no
t
io
ns
d
e
c
ou
l
eu
r
b
l
a
n
ch
e
e
t
d
e
cou
l
eu
r
s
co
m
pl
é
men
t
ai
r
e
s
.
Pr
é
v
oi
r
l
e
r
é
s
ul
t
a
t
d
e
l
a
s
upe
rp
osi
t
io
n
d
e
lu
m
iè
r
e
s
c
o
lo
r
é
e
s
e
t
l’e
f
f
e
t
d’
u
n
ou plusieurs filtres colorés sur une lumière incidente.
Pr
a
t
ique
r
un
e
d
é
m
a
r
ch
e
expé
r
i
m
en
t
al
e
pe
r
m
e
t
t
an
t
d
’
illus
tr
e
r
e
t
co
m
p
r
en
d
r
e
les notions de couleurs des objets.
Re
cu
e
il
l
i
r
e
t
e
x
ploi
t
e
r
de
s
i
n
f
o
r
ma
t
io
n
s
su
r
l
e
p
r
i
n
cip
e
d
e r
es
t
i
t
u
t
i
o
n
d
e
s
couleurs par un écran plat.
Ex 17, 19, 21, 37 p 59 - 61