Spectre lumineux et couleurs — Physique-Chimie 3eme | Précepteur Scolaire
Le chapitre sur la lumiere et les couleurs est au programme de 3eme. Il combine optique et chimie des couleurs. Au brevet, les questions portent sur la decomposition de la lumiere, la synthese des couleurs et les filtres.
La lumiere blanche
Decomposition par un prisme
La lumiere blanche (soleil, ampoule) n'est pas une couleur unique. Elle est composee d'une infinite de couleurs formant un spectre continu.
Un prisme (ou un reseau) decompose la lumiere blanche en ses composantes :
Rouge → Orange → Jaune → Vert → Bleu → Indigo → Violet
C'est le meme phenomene que l'arc-en-ciel : les gouttes d'eau jouent le role de prismes.
Spectre continu vs spectre de raies
- Spectre continu : toutes les couleurs sans interruption (soleil, ampoule a incandescence)
- Spectre de raies d'emission : seulement quelques raies colorees sur fond noir (gaz chauffe — neon, sodium)
- Spectre de raies d'absorption : spectre continu avec des raies noires (lumiere d'une etoile traversant son atmosphere)
Application : Les astronomes utilisent les spectres d'absorption pour determiner la composition chimique des etoiles.
La synthese additive des couleurs
Principe
La synthese additive consiste a superposer des lumieres colorees. On ajoute de la lumiere.
Les trois couleurs primaires (lumieres)
Rouge + Vert + Bleu = Blanc
C'est le systeme RVB (ou RGB en anglais), utilise par les ecrans (TV, telephone, ordinateur).
Melanges deux a deux :
- Rouge + Vert = Jaune
- Rouge + Bleu = Magenta
- Vert + Bleu = Cyan
Applications
- Pixels d'un ecran : chaque pixel est compose de trois sous-pixels R, V, B
- Eclairage de scene : projecteurs de differentes couleurs
- Television, smartphone, moniteur
La synthese soustractive des couleurs
Principe
La synthese soustractive consiste a absorber (soustraire) certaines couleurs. On retire de la lumiere. C'est le principe de la peinture et de l'impression.
Les trois couleurs primaires (pigments)
Cyan + Magenta + Jaune = Noir
C'est le systeme CMJ (ou CMJN avec le noir), utilise par les imprimantes.
Melanges deux a deux :
- Cyan + Magenta = Bleu
- Cyan + Jaune = Vert
- Magenta + Jaune = Rouge
Difference cle
| Synthese additive | Synthese soustractive | |
|---|---|---|
| On travaille avec | Des lumieres | Des pigments/filtres |
| Couleurs primaires | Rouge, Vert, Bleu | Cyan, Magenta, Jaune |
| Toutes les couleurs = | Blanc | Noir |
| Utilisation | Ecrans | Peinture, impression |
Les filtres colores
Un filtre laisse passer la lumiere de sa propre couleur et absorbe les autres.
Exemple :
- Filtre rouge + lumiere blanche → seule la lumiere rouge passe
- Filtre bleu + lumiere rouge → rien ne passe (noir) car le filtre bleu absorbe le rouge
Deux filtres superposes :
- Filtre cyan + filtre magenta → seul le bleu passe (c'est la couleur commune)
- Filtre rouge + filtre vert → noir (aucune couleur commune)
La couleur des objets
Un objet n'a pas de couleur "en soi". Sa couleur depend :
- De la lumiere qui l'eclaire
- Des couleurs qu'il absorbe et qu'il diffuse
Exemples :
- Objet rouge eclaire en lumiere blanche → il absorbe tout sauf le rouge → il apparait rouge
- Objet rouge eclaire en lumiere verte → il absorbe le vert (car il ne diffuse que le rouge) → il apparait noir
- Objet blanc eclaire en lumiere bleue → il diffuse tout → il apparait bleu
Exercices types brevet
Exercice 1 : Quelles couleurs faut-il superposer pour obtenir du cyan en synthese additive ?
→ Vert + Bleu = Cyan
Exercice 2 : En synthese soustractive, on melange du cyan et du jaune. Quelle couleur obtient-on ?
→ Vert
Exercice 3 : Un filtre jaune est place devant une lumiere blanche. Quelles couleurs le traversent ?
→ Le filtre jaune laisse passer le rouge et le vert (jaune = rouge + vert en synthese additive) et absorbe le bleu.
Exercice 4 : Un objet jaune est eclaire par une lumiere bleue. De quelle couleur apparait-il ?
→ Noir. L'objet jaune diffuse le rouge et le vert, mais la lumiere bleue ne contient ni rouge ni vert. L'objet ne peut rien diffuser.
Exercice 5 : Pourquoi les ecrans utilisent-ils le systeme RVB et non CMJ ?
→ Les ecrans emettent de la lumiere (synthese additive). Les pigments absorbent de la lumiere (synthese soustractive). Le systeme RVB est adapte aux sources lumineuses.
Erreurs frequentes
- Confondre synthese additive (lumieres) et soustractive (pigments)
- Penser que rouge + vert = marron (c'est vrai en peinture, pas en lumiere !)
- Oublier que la couleur percue depend de l'eclairage
- Confondre les couleurs primaires des deux systemes
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