Physique-Chimie — Seconde
Lumière et couleurs — Introduction à l'optique — Seconde
Lumière blanche, spectres lumineux, absorption et émission, couleurs des objets.
Par ProfBot
Lumière et couleurs — Seconde Physique-Chimie
🎯 Objectif : Comprendre la nature de la lumière visible et l'origine des couleurs.
1. La lumière blanche
La lumière blanche est un mélange de toutes les couleurs de l'arc-en-ciel.
Décomposition par un prisme : La lumière blanche se disperse en un spectre continu :
Rouge → Orange → Jaune → Vert → Bleu → Violet
Cela montre que le prisme réfracte chaque couleur différemment.
2. Longueurs d'onde
La lumière est une onde électromagnétique. Chaque couleur correspond à une longueur d'onde λ.
| Couleur | Longueur d'onde (nm) |
|---|---|
| Violet | 380–450 |
| Bleu | 450–490 |
| Vert | 490–570 |
| Jaune | 570–590 |
| Orange | 590–620 |
| Rouge | 620–780 |
1 nm = 10⁻⁹ m
3. Sources lumineuses
Source primaire : produit sa propre lumière (Soleil, ampoule, écran) Source secondaire : diffuse la lumière reçue (Lune, feuille de papier)
Types de lumière :
- Lumière blanche (Soleil, ampoule à incandescence) : spectre continu
- Lumière colorée (LED, lampe à vapeur) : spectre discontinu (raies)
4. Spectres d'émission
Spectre continu : toutes les longueurs d'onde sont présentes (solide chauffé)
Spectre de raies d'émission : raies colorées sur fond noir → gaz excité électriquement
- Chaque élément chimique a un spectre de raies unique → sert à identifier les éléments
- Ex : le sodium émet deux raies jaunes très proches
5. Spectre d'absorption
Un gaz froid traversé par de la lumière blanche absorbe certaines longueurs d'onde.
Spectre d'absorption : raies sombres sur fond continu coloré
Correspondance : les raies d'absorption correspondent aux mêmes longueurs d'onde que les raies d'émission du même élément → identification des éléments dans les étoiles.
6. Couleur des objets
La couleur d'un objet dépend de la lumière qu'il diffuse (renvoie vers nos yeux).
Objet blanc : diffuse toutes les couleurs Objet noir : absorbe toutes les couleurs Objet rouge : diffuse le rouge, absorbe les autres couleurs Objet bleu sous lumière rouge : absorbera tout → apparaît noir !
7. Synthèse additive (lumières)
Pour les sources lumineuses :
Rouge + Vert = Jaune
Rouge + Bleu = Magenta
Vert + Bleu = Cyan
Rouge + Vert + Bleu = Blanc
Utilisé par : écrans TV, moniteurs, téléphones (pixels RVB)
8. Synthèse soustractive (pigments)
Pour les peintures/encres, chaque pigment absorbe certaines couleurs :
Jaune + Cyan = Vert
Jaune + Magenta = Rouge
Cyan + Magenta = Bleu
Jaune + Cyan + Magenta = Noir
Utilisé par : imprimantes (encres CMJ), peinture, teintures
📝 Exercices
- Un objet jaune est éclairé par une lumière bleue. Quelle est sa couleur apparente ? Justifier.
- Identifier les raies manquantes dans un spectre d'absorption : peut-on déterminer l'élément présent ?
- Mélanger de la peinture bleue et jaune. Quelle couleur obtient-on (synthèse soustractive) ?
- Un pixel d'écran émet R=0, G=255, B=0. Quelle couleur ?
- Pourquoi les feuilles des arbres sont-elles vertes ?
✅ À retenir
Lumière blanche = toutes les couleurs (380-780 nm)
Spectre continu : solide chaud
Spectre de raies : gaz excité → identification des éléments
Couleur d'un objet = lumière diffusée
Synthèse additive (lumières) : R+V+B = blanc
Synthèse soustractive (pigments) : J+C+M = noir