ptique 4:
La lumière et les filtres

Savoir:

• réaliser le spectre de la lumière blanche,

• que la lumière se propage en ligne droite dans les milieux transparents. Dans le vide, sa vitesse estde 3.0 x 10⁸ m/s.

• utiliser un filtre pour obtenir des lumières colorées,

• comprendre la synthèse additive et soustractive

• savoir quelle des couleurs est absorbée ou diffusée par un objet lorsqu'il est éclairé avec une lumière quelconque.

1. La lumière blanche

A l’aide d’un prisme ou d’un réseau, on peut décomposer la lumière blanche.

On utilise un bloc de verre transparent dont la base est trianglaire.

Si on éclaire une face rectangulaire du prisme par un pinceau de lumière blanche, celle-ci se transforme en lumière colorée.

On ne trouve pas seulement sept couleurs, mais un spectre de raies composé d'une infinité de couleurs, allant derouge au violet. C'est aussi les cas d'un arc-en-ciel ou d'un CD.

Un réseau est constitué d’une feuille, en matière plastique, transparente striée de minuscules traits parallèles verticaux et très rapprochés, d'environ 200 à 500 traits par millimètre.

Ces rayures forment un dispositif capable de décomposer la lumière.

Comme par le prisme, la lumière blanche se décompose par le réseau en une infinité de couleurs.

La lumière blanche est constituée d’une infinité de couleurs, qui constituent son spectre.

2. La vitesse de la lumière dans le vide

La lumière se propage en ligne droite dans le vide, dans l'air, ainsi que dans les milieux transparents. Dans le vide, sa vitesse est de 3.0 x 10⁸ m/s.

Cette vitesse est très grande comparée à celle du son dans l'air qui est de 340 m/s

3. La lumière à travers les filtres

Un filtre est un film qui ne laisse passer que la lumière correspondant à sa couleur. Il absorbe toutes les autres lumières colorées.

On obtient une lumière colorée, en plaçant un filtre de couleur devant la source de lumière blanche.

• Un filtre rouge absorbe toutes les couleurs de la lumière blanche est diffuse uniquement du rouge.

• Un filtre vert absorbe toutes les couleurs de la lumière blanche est diffuse uniquement du vert.

• Un filtre bleu absorbe toutes les couleurs de la lumière blanche est diffuse uniquement du bleu.

• Un filtre noir absorbe toutes les couleurs de la lumière blanche est ne diffuse aucune couleur. Le noir, c'est l'absence de couleur.

• Un filtre blanc n'absorbe aucune couleur de la lumière blanche est diffuse toutes les couleurs de la de la lumière blanche.

Il existe trois lumières de base nommées appelées lumières primaires: il y a :

• La lumière bleue,
• La lumière verte,
• La lumière rouge.

4. Addition des lumières fondamentales

Sur un tableau blanc:

• si on supperpose les lumières verte et rouge, on obtient du jaune.

• si on supperpose les lumières verte et bleu, on obtient du cyan.

• si on supperpose les lumières bleue et rouge, on obtient du magenta.

Bien entendu, l'objet diffusant emet les deux lumières en même temps. Mais c'est l'oeil qui perçoit le jaune, le cyan, ou le magenta.

L'oeil humain est un outil de vue qui n'est pas assez parfait pour voir purement les deux couleurs additionnées.

À la place du jaune, l'oiel ne perçoit pas du rouge verdâtre ou du vert rougâtre .

À la place du cyan, l'oiel ne perçoit pas du vert bleuâtre ou du bleu verdâtre .

À la place du magenta, l'oiel ne perçoit pas du bleu rougeâtre ou du rouge bleuâtre .

La sythèse additive des trois couleurs fondamentales donne la lumière blanche oculaire.

5. La couleur des objets

Comme un filtre, un objet diffuse une lumière colorée correspondant à sa propre couleur. Il absorbe toutes les autres lumières.

La couleur d’un objet dépend de la lumière qui l’éclaire:

Exemple d'un objet rouge:

Éclairé en lumière blanche apparaît rouge,
éclairé en lumière rouge apparaît rouge,
éclairé en lumière blanche verte apparaît noir.

Les objets blancs diffusent toutes les lumières qu’ils reçoivent.

Les objets noirs ne diffusent pas de lumière, ils les absorbent toutes.

6. Synthèse soustractive

Comme on peut additionner toutes les couleurs pour obtenir une lumière blanche, on peut soustraire toutes les couleurs pour obtenir du noir, c'est à dire l'absence de couleur.

Lorsqu’on enlève des couleurs à la lumière blanche on obtient la synthèse soustractive.

• On utilisant un filtre jaune, on soustrait à la lumière blanche toutes les couleurs sauf les deux couleurs qui compose le jaune, c'est à dire le rouge et le vert. Mais l'oeil voit de la lunière jaune.

• On utilisant un filtre cyan, on soustrait à la lumière blanche toutes les couleurs sauf les deux couleurs qui compose le cyan, c'est à dire le bleu et le vert. Mais l'oeil voit de la lunière cyan.

• On utilisant un filtre magenta on soustrait à la lumière blanche toutes les couleurs sauf les deux couleurs qui compose le magenta, c'est à dire le bleu et le vert. Mais l'oeil voit de la lunière magenta .

• filtre M + filtre J donne de la lumière R

• filtre M + filtre C donne de la lumière B

• filtre J + filtre C donne de la lumière V

• filtre M + filtre J + filtre C donne une absence de lumière donc Noir.