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Couleur (physique élémentaire)

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Introduction à la couleur

La lumière est une forme d’énergie issue de deux composantes, onde et particules (photons). - une onde électromagnétique se propageant dans l’espace et dans le temps ; - un aspect corpusculaire : les photons ; - la diffusion de la lumière dépend de l’indice de réfraction du milieu dans laquelle elle se propage.

La physique de la couleur

Pourquoi un objet nous apparaît-il d'une certaine couleur ?

  • Nous allons répondre à cette question en étudiant l'impact d'une lumière sur la surface d'un objet.

Une source de lumière éclaire un lieu, un objet : des rayons lumineux partent de cette source, vont frapper l'objet, et reviennent jusqu'à notre œil : nous voyons ! Il existe différents types de lumières, qui sont de différentes couleurs (par exemple, il existe des lumières rouges, bleues, ou même orange !). Nous allons effectuer ici une étude en lumière blanche.

  • Voici le spectre des lumières visibles par l'œil : tel l'arc-en-ciel, il s'étend du rouge jusqu'au violet.
Spectre des couleurs visibles

La partie des rayonnements que l'on voit s'appelle : lumière visible. Il existe d'autres sortes de rayonnements qui ne sont pas visibles par l'œil : au-delà du violet, il y a les ultraviolets, puis les rayons X et les rayons Gamma. En deçà du rouge, il y a les infrarouges.

  • Il existe deux types de couleurs : les couleurs monochromatiques (qui sont composées d'une seule couleur), et les couleurs polychromatiques (composées par l'association de plusieurs couleurs).

On retiendra surtout pour la suite que la lumière blanche s'obtient en mélangeant toutes les autres couleurs.

  • La lumière se réfléchit sur la surface d'un objet, puis parvient jusqu'à notre œil : c'est à ce moment qu'on voit l'objet.
La couleur d'un objet est l'ensemble des rayonnements lumineux que celui-ci renvoie. Dit autrement, la couleur d'un objet est l'ensemble des rayonnements lumineux que celui-ci n'a pas absorbé.

Pour comprendre comment fonctionne le mécanisme des couleurs, on éclaire une surface avec une lumière blanche (symbolisée par la flèche de gauche).

Schéma Commentaire
Réflexion blanche.png * Blanc : Une surface blanche renvoie toute la lumière.

Spectres émissions absorption blanc.png

Réflexion noire.png
* Noir : Une surface noire ne renvoie aucune lumière.

Spectres émissions absorption noir.png

Réflexion bleue.png
Une surface bleue renvoie les rayonnements bleus et absorbe toutes les autres couleurs.

Spectres émissions absorption bleu.png

Réflexion verte.png
Une surface verte renvoie les rayonnements verts et absorbe toutes les autres couleurs.

Spectres émissions absorption vert.png

Réflexion rouge.png
Une surface rouge renvoie les rayonnements rouges et absorbe toutes les autres couleurs.

Spectres émissions absorption rouge.png

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