Cours Couleur des objets








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Obs2

Cours

Couleur des objets




Programme:

Compétences:

  • Couleur des objets.

  • Synthèse additive, synthèse soustractive.

  • Absorption, diffusion, transmission.

  • Principe de la restitution des couleurs par un écran plat

  • Vision des couleurs et trichromie.

  • Daltonisme (sera traité par le professeur de SVT)




  • Pratiquer une démarche expérimentale permettant d’illustrer et comprendre les notions de couleurs des objets.

  • Recueillir et exploiter des informations sur le principe de restitution des couleurs par un écran plat

  • Prévoir le résultat de la superposition de lumières colorées et l’effet d’un ou plusieurs filtres colorés sur une lumière incidente.

  • Interpréter la couleur observée d’un objet éclairé à partir de celle de la lumière incidente ainsi que des phénomènes d’absorption, de diffusion et de transmission.

  • Utiliser les notions de couleur blanche et de couleurs complémentaires.

  • Distinguer couleur perçue et couleur spectrale.




  1. Perception des couleurs.

    1. Rappel sur la dispersion de la lumière blanche.

La lumière blanche contient une infinité de radiations différentes (repérées par une longueur d’onde λ en mètre), mais l’œil ne distingue des couleurs dans une lumière blanche que si les radiations sont séparées.


    1. La synthèse additive.

La perception des couleurs est un privilège réservé à l’homme et à certains êtres vivants.

L’œil humain perçoit les couleurs grâce au 2 types de cellules photoréceptrices qu’il possède : les bâtonnets, sensible a l’intensité lumineuse mais pas aux couleurs, et 3 types de cônes qui détectent principalement le rouge, le vert et le bleu, (RVB). C’est le principe de la trichromie.



Au XIXe siècle, le physicien anglais Thomas Young montre qu’il n’est pas nécessaire d’ajouter toutes les lumières colorées du spectre pour former de la lumière blanche : c’est le principe de la synthèse additive.
Schéma synthèse additive




Eclairé avec 3 faisceaux de lumières colorées rouge, verte et bleue, l’écran semble diffuser de la lumière blanche : c’est le cerveau qui réalise la synthèse additive des lumières reçues par l’œil !

Le cerveau fait la synthèse additive des lumières que les yeux reçoivent.


La suppression de l’une des 3 couleurs fait apparaître une nouvelle couleur, appelée couleur complémentaire de la couleur manquante :


Couleurs qui arrivent sur l’écran

Couleur perçue

Couleur complémentaire du …


























2 couleurs sont complémentaires si leur addition donne du blanc.

Conclusion :

Quand plusieurs lumières colorées arrivent sur la rétine, l'œil ne distingue pas les couleurs mais il additionne leurs intensités lumineuses pour faire une nouvelle couleur. C'est la synthèse additive.

La vision des couleurs est trichromatique. Cela signifie qu'il suffit de trois faisceaux de lumières colorées pour former toutes les autres couleurs.


    1. Absorption, transmission, diffusion.

Lorsqu’un objet reçoit de la lumière, il peut :

  • L’absorber, c’est-à-dire ne pas la renvoyer ;

  • La transmettre si la lumière peut la traverser (filtres, solutions transparentes …) ;

  • La diffuser, c’est-à-dire la renvoyer dans toutes les directions.


Doc8p52 syrius


    1. Distinguer couleur perçue et couleur spectrale.


Une même couleur perçue peut correspondre à plusieurs couleurs spectrales.

Exemple : le jaune obtenu par synthèse additive de lumière R et V (doc.6b) sera perçu de la même façon qu’un jaune monochromatique (doc.6a : lampe à vapeur de sodium)

Une couleur spectrale est identifiable par son spectre.




    1. Synthèse soustractive.

Les objets n’ont pas de couleurs par eux-mêmes.


      1. Cas des objets opaques.

La couleur d’un objet dépend :

  • De la nature de la lumière incidente ;

  • De l’absorption et de la diffusion de la lumière reçue par l’objet donc des propriétés de l’objet ;

  • De l’observateur.




Schéma synthèse soustractive.

La synthèse soustractive s'applique à la couleur apparente des objets. Ainsi la couleur d'un objet dépend de la couleur de la lumière qu'il reçoit et de la nature physique et chimique de cet objet.
Pour illustrer cela avec quelques exemples simples :

  • Un objet apparaît blanc si la lumière qu'il reçoit est blanche et s'il réfléchit la totalité des composantes primaires de cette lumière blanche (rouge + vert + bleu) (voir synthèse additive).

  • Il sera noir s'il absorbe les trois composantes en totalité.

  • Un objet éclairé par la même lumière paraîtra rouge s'il absorbe le bleu et le vert et réfléchit le rouge. Il paraîtra jaune s'il absorbe le bleu et réfléchit le rouge et le vert, etc. Les autres couleurs sont provoquées par des proportions variables de réflexion et d'absorption.

  • Pour terminer, notre objet qui paraissait rouge sous une lumière blanche, éclairé par un faisceau rouge sera toujours rouge puis qu'il réfléchit le rouge et n'a rien à absorber. Si on l'éclaire avec un faisceau vert ou bleu il absorbe tout et ne peut rien réfléchir : il paraîtra noir.


      1. Cas des filtres.

Les filtres se comportent exactement comme les objets diffusants.

Les filtres R, V et B ne transmettent qu’une couleur : on les appelle des filtres primaires.

Les filtres J, C et M transmettent 2 des 3 couleurs : on les appelle des filtres secondaires.

Un filtre absorbe surtout la lumière correspondant à sa couleur complémentaire.










Les filtres réalisent une synthèse soustractive.



  1. Reproduction des couleurs.

    1. Impression couleur.

Les encres utilisées par une imprimante se comportent comme des filtres : la superposition sur un papier blanc de 3 encres J, C et M permet de reproduire toutes les couleurs.



    1. Ecrans plats.

Etude doc.p44 Hachette sur plasma ou p 33 sur LCD

Si la technologie varie d’un écran à l’autre (LCD, plasma, Del…) le principe utilisé est toujours le même : chaque point de l’image, ou pixel, est formé de 3 luminophores qui diffusent des lumières R,V et B avec des intensités lumineuses variables.

Ces luminophores sont trop proches les uns des autres pour que l’œil puissent les distinguer : le cerveau fait donc une synthèse additive de ces lumières.

Un écran est caractérisé par sa définition : nombre de pixels par ligne x nombre de lignes.

Ex : Full HD 1080 lignes de 1920 pixels

HD ready 720 lignes de 1280 pixels


Exercices : QCM p37 ; ex. résolus p 38 et 39 ; 9 ; 10 ; 15 ; 16 ; 25 p40

A voir absolument doc.Sirius p62 « échiquier »

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