La lumière et les couleurs (Chap4) I.La lumière blanche On appelle lumière blanche, la lumière émise par le soleil ou par des éclairages artificiels reproduisant la lumière du soleil. La lumière blanche est formée d’une infinité de couleurs allant du rouge au violet. On peut la décomposer à l’aide d’un réseau. (feuille de plastique transparent contenant de nombreuses rayures parallèles).

Prisme Spectre Lumière blanche Un prisme décompose la lumière blanche

De même, l’arc-en-ciel est dû à la décomposition de la lumière blanche par les gouttelettes d’eau.  Spectre de la lumière blanche Violet – Indigo – Bleu – Vert – Jaune – Orange - Rouge II.Synthèse additive des couleurs Si l'on mélange toutes les lumières colorées obtenues par la décomposition de la lumière blanche, on reconstitue cette dernière. Cette expérience fut réalisée pour la première fois par Isaac Newton (1704). On peut obtenir le même effet en utilisant seulement les trois couleurs primaires : Rouge, Vert et Bleu. Rouge + Vert + Bleu = Blanc

ROUGE + VERT = JAUNE ROUGE + BLEU = MAGENTA VERT + BLEU = CYAN ROUGE + VERT + BLEU = BLANC

Synthèse additive

En dosant les quantités de lumière rouge, verte et bleue on pourra donner l'illusion de toutes les couleurs. En résumé : Rouge + Vert = Jaune Rouge + Bleu = Magenta Vert + Bleu = Cyan Rouge + Vert + Bleu = Blanc III.Synthèse soustractive des couleurs Un filtre rouge par exemple absorbe toutes les lumières sauf la lumière rouge. De même un écran rouge éclairé en lumière blanche diffuse uniquement la lumière rouge. Autrement dit, l’écran rouge absorbe toutes les lumières colorées de la lumière blanche sauf le rouge. Il se comporte comme un filtre rouge.

Peinture rouge Filtre rouge

Un filtre magenta laisse passer le rouge et le bleu mais absorbe le vert. On dit que le magenta est la couleur complémentaire du vert.

Un filtre jaune laisse passer le rouge et le vert mais absorbe le bleu. On dit que le jaune est la couleur complémentaire du bleu.

Un filtre cyan laisse passer le vert et le bleu mais absorbe le rouge. On dit que le cyan est la couleur complémentaire du rouge.

Synthèse soustractive

En résumé :  Blanc - Vert = Magenta Blanc - Bleu = Jaune Blanc - Rouge = Cyan En mélangeant de la peinture cyan (bleu primaire), et jaune dans des proportions variables, on obtient la gamme des verts. En mélangeant de la peinture cyan (bleu primaire) et magenta (rouge primaire), on obtient la gamme des bleus En mélangeant de la peinture jaune et magenta, on obtient la gamme des rouges. Les peintres utilisent ces effets depuis longtemps.

Pour obtenir toutes les teintes possibles, il suffit donc de trois tubes de peinture (bleu primaire, rouge primaire, jaune primaire) On utilise le même effet en imprimerie, en le compliquant un peu. Comme les encres d'imprimerie ne sont pas des filtres parfaits, la superposition des trois encres cyan, magenta et jaune ne donne pas vraiment du noir mais seulement un marron foncé. On imprime donc successivement en cyan, magenta et jaune, puis on rajoute une quatrième impression en noir d'ou le nom de quadrichromie de cette technique.   On utilise aussi cet effet en photographie : une photographie ou un film couleur d'aujourd'hui est en réalité composé de trois couches superposées, l'une sensible au jaune, l'autre au cyan, la troisième au magenta. Lorsque le film ou le papier photo est développé, il contient trois photos superposées, l'une en jaune, l'autre en cyan, la troisième en magenta.

IV.La couleur des objets La couleur d’un objet dépend de la lumière qui l’éclaire. Il a la couleur de la lumière qu’il diffuse. Un objet est noir quand il absorbe toute la lumière qui l’éclaire. Un objet coloré diffuse de la lumière de sa propre couleur s’il reçoit une lumière contenant cette couleur. Exemple : un objet bleu paraît bleu s’il reçoit de la lumière bleue ou de la lumière blanche ou de la lumière cyan.

L’arc-en-ciel est tout simplement l’image de la lumière en provenance du soleil sur un écran de pluie. Les couleurs sont conservées pendant très longtemps grâce à la réflexion, la dispersion et la réfraction que subissent les rayons du soleil sur les gouttelettes d’eau.

Rayon lumineux Réfraction Dispersion Réflexion Goutte d’eau

L’éclat des couleurs dépend du diamètre de la goutte qui devrait varier de 1 à 2 mm pour être visible sinon, l ’arc-en-ciel est blanc. Lorsque vous contemplez l’arc-en-ciel en face, le soleil est toujours derrière vous. Le soleil est tellement loin qu’on peut prétendre qu’un rayon lumineux peut être représenté par un ensemble de rayons parallèles qui, tombant dans la goutte d’eau, sont réfractés, réfléchis et réfractés à nouveau.