Lumière et couleurs - Dispersion de la lumière
Situation de départ
En physique, on appelle lumière blanche la lumière du jour, provenant du soleil, ainsi que la lumière des lampes blanches
On peut parfois voir apparaître de multiples couleurs sur un objet éclairé en lumière blanche.
Exemples : Arc-en-ciel, CD, bulles…
Comment expliquer ces phénomènes ?
1) Décomposition de la lumière blanche
Expérience
Dirigeons un faisceau de lumière blanche sur la face d'un prisme en verre :
Observation
On observe un ruban constitué de plusieurs lumières colorées et continues allant du rouge au violet
Conclusion
- La lumière blanche est constituée de plusieurs lumières de couleurs différentes c’est le spectre de la lumière blanche
- On dit que la lumière blanche se disperse
Remarque :
- L’arc en ciel est obtenu par dispersion de la lumière du soleil qui traverse les gouttes d’eau de la pluie.
- Les teintes principales du spectre de la lumière blanche sont : violet, bleu, vert, jaune, orange, rouge.
2) Synthèse de la lumière blanche :
Expérience
On utilise 3 sources de lumière colorées bleu B, rouge R et vert V.
On éclaire un écran blanc en faisant en sorte que les 3 faisceaux de lumière colorés se recouvrent partiellement.
Observation
- A l’endroit où les 3 faisceaux se superposent, l’écran est blanc.
- A l’endroit où 2 faisceaux seulement se superposent, on obtient de nouvelles couleurs : Magenta, Cyan, Jaune
Conclusion
- On a réalisé la synthèse additive de la lumière blanche en superposant 3 lumières colorées :
Remarque :
- La superposition des lumières du spectre visible, peut donner aussi de la lumière blanche.
- Le rouge, vert, et bleu sont appelées couleurs primaires.
- Le jaune, cyan et magenta sont appelées couleur secondaire.
3) Lumière monochromatique :
- Un filtre coloré permet d’obtenir une lumière colorée, il ne transmet que la lumière de sa propre couleur et absorbe les autres lumières.
Exemple : un filtre Un filtre rouge laisse passer une lumière rouge
Expérience
On remplace la source de lumière blanche par une source de lumière monochromatique (lumière rouge) et on refait l’expérience de dispersion par un prisme.
Observation
- La lumière colorée traversant le filtre ne se disperse pas par le prisme
Conclusion
- La lumière monochromatique ne subit pas le phénomène de dispersion lorsqu’elle travers un prisme.
Remarque :
- La lumière blanche est une lumière polychromatique.
4) Couleur des objets :
Expérience
On éclaire des objets de couleurs (blanc, rouge, vert, bleu et noir) avec des lumières colorées rouge, verte et bleue
Résultats :
- La couleur d’un objet dépond de la lumière qui l’éclaire.
- Un objet coloré diffuse la lumière de sa couleur et absorbe toutes les autres lumières colorées.
- Un objet blanc est un objet qui diffuse toutes les lumières colorées ; il n’absorbe rien.
- Un objet noir est un objet qui ne diffuse aucune lumière ; il absorbe toutes les lumières colorées.
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