1 STD2A CEX 01 P Page 1 / 2 Prévoir la couleur d`une lumière Pour

FICHE EXERCICES 1 STD2A THÈME VOIR DES OBJETS COLORÉS, ANALYSER ET RÉALISER DES IMAGES CEX 01 P SOURCES DE LUMIÈRE COLORÉE Page 1 / 2 Prévoir la couleur d'une lumière
Pour éclairer une scène de spectacle, un éclairagiste utilise un projecteur de lumière blanche à
la sortie duquel on peut placer des filtres de différentes couleurs. Il dispose de trois filtres dont
un cyan et un jaune.
1. L'éclairagiste superpose le filtre jaune et le filtre cyan. Quelle est la couleur de la lumière
obtenue après traversée de ces deux filtres?
2. De quelle couleur doit être le troisième filtre pour que l'éclairagiste puisse, par superposition
avec le filtre cyan ou le filtre jaune, obtenir de la lumière rouge?
3. Que se passera-t-il s'il superpose les trois filtres?
Couleurs dans un tunnel routier
Un tunnel routier est éclairé par des lampes à vapeur de sodium, qui dispensent une lumière
monochromatique jaune.
1. La couleur perçue jaune de l'éclairage est-elle spectrale?
2. Dans ce tunnel, quelle est la couleur perçue d’une voiture qui, en plein jour parait:
blanche?
bleue?
jaune?
noire?
Impression en trichromie
Le dessin ci-contre est tiré sur une imprimante à jet d'encre qui
n'utilise que trois types de cartouches: cyan, magenta et jaune.
Pour chacun des éléments de la photo (anorak, pantalon ,gants,
chaussures de ski, skis, ciel, neige, yeux) déterminer quelles sont
les encres utilisées.
Objet Couleur Encre cyan Encre magenta Encre jaune anorak Rouge pantalon Cyan ciel Bleu neige Blanc chaussures Magenta gants Jaune yeux Noir Une enseigne rouge
On observe la nuit et sous une enseigne qui envoie une lumière
monochromatique rouge l’image ci-dessous imprimée en
trichromie, c'est-à-dire avec des encres cyan, magenta et jaune.
Pour chacun des éléments de la photo (anorak, pantalon ,gants,
chaussures de ski, skis, ciel, neige, yeux), déterminer la couleur
perçue. Objet Couleur Couleur perçue anorak Rouge pantalon Cyan ciel Bleu neige Blanc chaussures Magenta gants Jaune yeux Noir Couleurs métamères
Des lumières de compositions spectrales différentes peuvent produire la même perception
colorée : on parle alors de couleurs métamères. Voici les spectres de telles lumières.
1. De quelle couleur est la lumière des spectres (1) et (2)?
2. a. On éclaire trois pommes, perçues jaunes, vertes et rouges en lumière blanche, avec la
lumière de spectre (1). De quelles couleurs apparaissent ces pommes?
b. Même question avec la lumière du spectre (2).
Relation entre fréquence et longueur d'onde
1. Quelle est la fréquence ν
1
, d'une radiation de longueur d'onde dans le vide λ
2. Quelle est la longueur d'onde dans le vide λ
14  Hz ?
2
d'une radiation de fréquence ν
Donnée: célérité de la lumière dans le vide: c=3,00× 10
8
 m. s −1 .
1
2
=632,8  nm ?
=5,64× 10
Couleur des étoiles
Trois étoiles de couleurs différentes, jaune, bleu et rouge ont les profils spectraux suivants.
1. Indiquer comment évolue la longueur d’onde qui correspond à l’intensité maximale du
rayonnement thermique de l’étoile lorsque sa température augmente.
2. Associer chacune des étoiles à sa couleur.
3. Classer ces étoiles par température de surface décroissante.
Loi de Wien
La température de surface de l'étoile Spica, dans la constellation de la Vierge, est d'environ
20000°C.
1. Enoncer la loi de Wien en précisant le nom et l’unité des grandeurs physiques qui
interviennent dans cette loi.
2. Indiquer comment évolue le rayonnement thermique d’une étoile lorsque sa température de
surface augmente.
3. Calculer la longueur d'onde dans le vide de la radiation émise avec le maximum d'intensité
par l'étoile Spica. À quel domaine appartient-elle?
4. Exprimer la longueur d’onde qui correspond à l’intensité maximale du rayonnement
thermique de l’étoile en fonction de sa température de surface.
Température de la Terre
1. La Terre est éclairée par le Soleil dont la
température externe est environ 5700°C.
a. Utiliser la loi de Wien pour déterminer la
longueur d'onde dans le vide de la
radiation émise avec le maximum
d'intensité.
b. À quel domaine du spectre appartientelle?
2. Actuellement, la température moyenne
de la Terre est de 15°C.
a. En utilisant la loi de Wien, calculer la longueur d'onde dans le vide correspondant à la
radiation émise par la Terre avec le maximum d'intensité.
b. À quel domaine du spectre appartient cette radiation?
3. L'effet de serre peut être modélisé par le schéma suivant. Quelle partie du schéma illustre la
réponse à la question 2.b?
Ampoule à incandescence
Le filament d'une ampoule à incandescence classique est en tungstène, le métal qui a la plus
haute température de fusion (3410°C). Ainsi, un filament de tungstène peut être chauffé à
température élevée, en restant solide et rigide jusqu'à 2700K environ.
1. a. Estimer la longueur d'onde λ max du maximum d'intensité du rayonnement pour ces
deux températures.
b. Dans quel domaine du spectre électromagnétique se trouvent ces longueurs d'onde?
2. a. Quelle devrait être la température d'un filament de tungstène pour que le maximum
d'intensité de son rayonnement corresponde, comme pour la photosphère du Soleil, à la
longueur d'onde λ max =500  nm ?
b. Expliquer pourquoi on retrouve approximativement la température de la photosphère du
Soleil, soit 5500°C environ.
3. Pourquoi utiliser du tungstène pour les filaments des ampoules?
Caractérisation d'une lampe
La qualité d'un éclairage est conditionnée par deux facteurs, souvent mal compris: la
température de couleur et l'indice de rendu des couleurs (IRC). L'IRC exprime la capacité d'une
lampe à restituer correctement les couleurs des objets, sans les altérer.
Plus l'IRC est grand, et mieux les couleurs seront restituées. La valeur maximale d'IRC est 100
(c'est le cas pour la lumière du jour): c'est quasiment la valeur des ampoules à incandescence
et halogènes. Quant aux tubes lumineux et aux lampes fluo compactes, leur IRC dépend de la
composition de la poudre fluorescente qui tapisse leur verre.
La température de couleur caractérise la répartition de l'énergie au sein des différentes
radiations constituant le spectre d'émission de la source lumineuse. Pour une température de
couleur de 5500K, les couleurs nous semblent naturelles. Au-dessous de 5500K, la lumière
devient de plus en plus rougeâtre (on parle de lumière "chaude"). Au-delà de 5500K, la lumière
devient de plus en plus bleuâtre.
Aujourd'hui, de nombreux fabricants regroupent les informations concernant la température de
couleur et l'indice de rendu des couleurs sous un code à trois chiffres. Le premier chiffre réfère
à l'IRC, les deux autres indiquent la température de couleur.
Par exemple, le code 840 se décompose en "8" (la lampe possède un IRC compris entre 80%
et 90%) et "40" (elle a une température de couleur de 4000K).
D'après http://www.bloc.com/article/maison/pratique/ampoules-temperature-de-couleur-etirc-2010-11-17.html
1. Le filament d'une ampoule en tungstène, traversé par courant électrique, est porté à 2840K.
a. Estimer λ max . Dans quel domaine du spectre électromagnétique se trouve cette longueur
d'onde?
b. De quelle couleur apparaît cette lumière?
c. Quel est l'IRC de cette source?
d. Quel est le code à trois chiffres de cette ampoule?
2. Un vendeur propose trois types de tubes fluorescents port les codes suivants: 560 (tube «
standard », peu cher), 827 et 840 (tubes «trois bandes») et 930 (tube «cinq bandes» plus
cher). Quel type de tube choisir pour éclairer:
a. la salle de bain (où l'on désire une lumière bien blanche).
b. le salon (où la lumière doit être assez chaude).
c. un atelier de dessin d'art (où la perception précise des couleurs est nécessaire).
d. la cave (où l'on ne fait que passer).