Couleurs – interaction lumière-matière
Première spécialité physique-chimie – œil, synthèse additive, synthèse soustractive, absorption, diffusion, transmission, longueur d’onde.
1. L’œil et les couleurs
L’œil contient 3 types de cônes sensibles aux 3 lumières primaires RVB : rouge, vert, bleu.
Le cerveau interprète ensuite le mélange des signaux reçus.
RVB = Rouge + Vert + Bleu
2. Synthèse additive : mélange de lumières
C’est le principe utilisé dans les écrans vidéo. On additionne les lumières primaires pour reproduire les couleurs artificiellement.
Remarque : l’œil ne perçoit pas réellement du jaune pur : il interprète le mélange rouge + vert comme du jaune.
3. Synthèse soustractive : peintures, pigments, colorants
La synthèse soustractive utilise les peintures, encres et pigments.
Primaires : Cyan, Jaune, Magenta
Chaque pigment absorbe une couleur et diffuse les autres.
4. Diffusion, absorption, transmission
Objet coloré
Une peinture jaune absorbe sa couleur complémentaire, le bleu, et diffuse les autres couleurs.
Objet jaune + lumière blanche → absorbe B ; diffuse R + V → jaune
Filtre coloré
Un filtre simple transmet certaines lumières et absorbe sa couleur complémentaire.
Filtre jaune → absorbe B ; transmet R + V
Cas particulier
Un objet jaune éclairé uniquement en bleu paraît noir, car il absorbe le bleu et ne reçoit pas de rouge ni de vert à diffuser.
5. Rappel calcul de longueur d’onde
La couleur d’une lumière peut être désignée par sa longueur d’onde.
\(\lambda = \dfrac{c}{f}\) et \(f = \dfrac{c}{\lambda}\)
Avec \(c = 3,0 \times 10^8\,\mathrm{m\cdot s^{-1}}\). Attention : \(1\,\mathrm{nm} = 10^{-9}\,\mathrm{m}\).
Fiche mémo
Additive = lumières = RVB = écran. Soustractive = pigments/encres = CMJ = imprimante. Objet coloré = absorbe la complémentaire et diffuse les autres. Filtre = absorbe la complémentaire et transmet les autres.
Exercices types intégrés
Longueur d’onde
Une radiation a une fréquence \(f = 7,50 \times 10^{14}\,\mathrm{Hz}\). Calculer \(\lambda\).
Correction
On part de \(\lambda = \dfrac{c}{f}\). Donc \(\lambda = \dfrac{3,0 \times 10^8}{7,50 \times 10^{14}} = 4,00 \times 10^{-7}\,\mathrm{m} = 400\,\mathrm{nm}\).
Couleur d’un filtre
Un filtre absorbe autour de 470 nm. Quelle est sa couleur probable ?
Correction
470 nm correspond au bleu. S’il absorbe le bleu, il transmet les autres couleurs et paraît jaune, couleur complémentaire du bleu.