Les sources de lumière colorée Chapitre 3 : Les sources de lumière colorée Les objectifs de connaissance : Situer les ondes électromagnétiques du domaine visible ; Savoir situer les rayonnements infrarouges et ultraviolets dans le domaine des ondes électromagnétiques ; Savoir définir une source de lumière ; Savoir distinguer une source de lumière polychromatique d’une source de lumière monochromatique à partir des longueurs d’onde ; Spectres de la lumière blanche ou de lumières colorées ; Obtenir de la lumière colorée. Les objectifs de savoir-faire : Utiliser des filtres pour réaliser des synthèses additives et soustractives des couleurs. Thème : OBSERVER Domaine : Sources de lumière colorée

1. Les domaines des ondes électromagnétiques Définition : Chaque radiation émise par une source peut être caractérisée par sa longueur d’onde dans le vide qui se note  et s’exprime, dans le système international des unités (SI), en mètre (symbole : m). A RETENIR : - Le domaine visible des ondes électromagnétiques est constitué d’une infinité de lumières colorées, dont les longueurs d’onde vont de 380 nm (violet) à 780 nm (rouge). Il est limité aux faibles longueurs d’onde par l’ultraviolet (UV) et aux grandes longueurs d’onde par l’infrarouge (IR). 1 nm = 109 m

Voir Activité : Les sources de lumière qui nous entourent - La vitesse de propagation de la lumière (aussi appelée « célérité ») dans le vide est notée c et a pour valeur : c  300 000 km.s1 = 3,00.108 m.s-1 2. Les différentes sources de lumière 2.1. Définitions Voir Activité : Les sources de lumière qui nous entourent Sources primaires naturelles Sources primaires artificielles On distingue différentes sources de lumière suivant le caractère naturel ou artificiel de celle-ci. Définitions : On appelle source de lumière un objet qui émet de la lumière. Il est aussi appelé émetteur lumineux.

Source primaires naturelles Sources primaires artificielles On appelle source primaire naturelle de lumière une source naturelle qui produit elle-même la lumière qu’elle émet ; On appelle source primaire artificielle de lumière une source primaire de lumière « construite » par l’homme. Exemples : Source primaires naturelles Sources primaires artificielles Etoiles Flammes issues des combustions Lucioles, vers luisants (bioluminescence) Lampes à incandescence Lampes à décharge : tubes fluorescents, flash, lampe à vapeur de sodium, lampes fluo compactes L.A.S.E.R. D.E.L. Chimioluminescence, Fluorescence, Phosphorescence, Triboluminescence (lumière qui résulte d’une déformation mécanique) Remarque : Il existe des objets qui ne produisent pas la lumière qu’ils émettent mais diffusent la lumière qu’ils reçoivent. On les appelle des objets diffusants ou parfois sources secondaires de lumière. 2.2. Couleurs spectrales et perçues

Couleur perçue par l’œil Définitions : On appelle couleur spectrale une couleur qui correspond à une lumière dont le spectre ne présente qu’une seule raie (donc une seule radiation) ; On appelle couleur perçue l’impression visuelle donnée par une lumière. Exemple : Spectre d’une lumière qui correspond à une couleur spectrale Couleur perçue par l’œil Remarque : Une couleur perçue n’est pas forcément une couleur spectrale. Une couleur perçue n’est pas une couleur spectrale si : - Elle ne figure pas dans le spectre de la lumière blanche (le magenta par exemple) ; - Son spectre comporte plusieurs radiations (donc plusieurs couleurs). Exercices : n°14 & n°15 p41 Attention : monochromatique (une seule longueur d’onde)  monochrome (une seule couleur perçue par l’œil) 2.3. Lumière monochromatique Définition : On appelle lumière monochromatique une lumière dont le spectre ne contient qu'une seule radiation (une seule longueur d’onde ou une seule fréquence).

Exemples : laser He-Ne, lampe à vapeur de sodium Spectre d’émission du sodium ( = 568,8 nm (jaune)) LASER hélium néon ( = 632,8 nm (rouge)) 2.4. Lumière polychromatique Définition : On appelle lumière polychromatique une lumière composée d'un ensemble de lumières monochromatiques : son spectre contient plusieurs radiations donc plusieurs couleurs (plusieurs longueurs d’onde). Exemples : une lampe à incandescence, une lampe à vapeur de mercure Lampe à incandescence Lampe à vapeur de mercure 2.5. Filtres et lumières colorées TP n°4 : Comment obtenir de la lumière colorée ?

Observation : Un prisme (ou un réseau) permet de décomposer la lumière blanche en ses différentes lumières colorées : la figure obtenue sur un écran s’appelle le spectre continu de la lumière blanche. Définition : On appelle lumière blanche toute lumière dont la décomposition par un système dispersif (prisme, réseau) donne un spectre continu (qui contient toutes les couleurs de l’arc en ciel). Un filtre est un système transparent qui permet d'obtenir une lumière colorée à partir d'une lumière blanche : il laisse passer la lumière colorée correspondant à sa couleur (en lumière blanche) et absorbe toutes les autres. Exercice : n°17 p56 (sauf question 3)

Rouge Verte Bleue Remarque : on peut caractériser la couleur d’une source lumineuse par la courbe donnant l’intensité lumineuse pour chaque lumière monochromatique présente dans la lumière qu’elle émet, appelée profil spectral de la source ou courbe de répartition spectrale (ou en longueur d’onde). Il s’agit d’une représentation visuelle des caractéristiques chromatiques d'une source de lumière. Lumière naturelle Lampe incandescente Lampe fluorescente 3. Superposition de lumières colorées 3.1. Synthèse additive

Synthèse additive Si on éclaire un écran blanc avec des lumières de couleurs différentes, on obtient une lumière d’une autre couleur : Jaune Magenta Cyan A RETENIR : En combinant plusieurs lumières colorées, on obtient une lumière d’une autre couleur : c’est la synthèse additive de la lumière (ou des couleurs) ; Les couleurs primaires de la synthèse additive sont : le Rouge (R), le Vert (V) et le Bleu (B). 3.2. Couleurs complémentaires Deux couleurs (perçues) sont dites complémentaires si leur synthèse additive donne du blanc :

Couleur complémentaire Couleur primaire Couleur complémentaire Rouge Cyan Vert Magenta Bleu Jaune Exercice : n°22 p42 3.3. Restitution des couleurs par un écran plat A RETENIR : Les écrans LCD (téléphones portables, moniteurs, téléviseurs,…) utilisent le principe de la trichromie pour reproduire les couleurs.

Synthèse soustractive 4. Absorption des lumières colorées 4.1. Synthèse soustractive Synthèse soustractive A RETENIR : La synthèse soustractive de la lumière (ou des couleurs) consiste à combiner l’absorption de plusieurs couleurs afin d’en obtenir une nouvelle ; Les couleurs primaires de la synthèse soustractive sont : le Jaune (J), le Cyan (C) et le Magenta (M).

Couleur complémentaire 4.2. Couleurs complémentaires En synthèse soustractive, la superposition des couleurs complémentaires donnent du noir : Couleur primaire Couleur complémentaire Cyan Rouge Magenta Vert Jaune Bleu Remarque : Le principe de la synthèse soustractive est utilisé dans l'impression ou en peinture. Exercices : n°24 p42, n°26 et n°27 p43