LUMIÈRE ET COULEUR

SYNTHÈSE DES COULEURS ET PERCEPTION COLORÉE

Objectif de l’activitéAborder les notions permettant de :

✗ Comprendre le processus de synthèse des couleurs sur un écran.✗ Comprendre le processus de reproduction des couleurs sur une impression.✗ Décrire la perception des couleurs par l’œil.✗ Décrire le mécanisme d’enregistrement des couleurs par un capteur numérique.

Remarque : Les QR-Codes vous permettent d’accéder aux illustrations en couleurs.

I. RAPPEL – DÉCOMPOSITION DE LA LUMIÈRE, SPECTRES

Certains dispositifs tels que les prismes ou réseaux permettent d’analyser la lumière en la décomposant. Ilssont dits DISPERSIFS.

Ci-dessous vous observez le spectre d’émission continu d’une source de lumière dite blanche dans le do-maine du visible.

Dans le modèle ondulatoire de la lumière, on associe à chaque radiation lumineuse une fréquence  ν  etune longueur d’onde dans le vide  λ , le plus souvent exprimée en nanomètres. Ces deux grandeurs sont liées

par la relation  λ=cν .

Le spectre visible est défini par l’ensemble des radiations perçues par l’œil humain. On retient courammentl’intervalle suivant pour les radiations concernées :  400 nm≤λ vis≤800 nm .

II. SYNTHÈSE DES COULEURS

On s’intéresse dans ce paragraphe aux modes de reproduction des couleurs dans deux situations diffé-rentes :

✗ l’écran d’un appareil numérique (ordinateur, smartphone, etc...).✗ une impression couleur à l’aide d’une imprimante laser ou jet d’encre.

Matériel à votre disposition :✗ Microscope ou loupes binoculaires.✗ Écran du téléphone portable.✗ Impression couleur sur papier.✗ Source mélangeuse de faisceau et filtres.✗ Au bureau : spectromètre numérique.

1. ObservationsObservez successivement au microscope (ou à la loupe binoculaire) :

✗ différentes zones colorées d’un écran de téléphone portable ;✗ différentes zones colorées d’une impression couleur sur papier.

Notez vos observations, et notamment dans chacun des cas, le nombre de couleurs uniques utilisées (qu’onnommera couleurs primaires).

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2. Bilan – Synthèse des couleursConsignez vos observations dans le tableau ci-dessous. Utilisez les sources mélangeuses de faisceaux et les

filtres pour remplir la dernière ligne du tableau.

ÉCRAN – SYNTHÈSE ADDITIVE IMPRESSION – SYNTHÈSE SOUSTRACTIVE

COULEURS PRIMAIRES

MODE DE REPRODUCTION DES COULEURS /PRINCIPE

AUTRES DISPOSITIFS / TECHNOLOGIES

CONCERNÉES

RÉSULTATS D’UN MÉLANGE DE DEUX

COULEURS PRIMAIRES

• … + … → …

• … + … → …

• … + … → …

• … + … + … → … 

• … + … → … 

• … + … → … 

• … + … → … 

• … + … + … → … 

Questions complémentaires :Comment est codée l’information de couleur d’un pixel ? Un écran d’ordinateur est-il en

mesure de reproduire toutes les nuances de couleurs possibles ?

III. COULEUR DES OBJETS ET PERCEPTION COLORÉE

1. La perception des couleurs par l’œil humaina. Cellules photosensibles

Dans un œil, l’image est recueillie sur la rétine où les radiations lumineuses ac-tivent deux types de cellules photosensibles : les cônes (2) et les bâtonnets (1).

On retiendra que  la perception des couleurs est assurée par les cônes  alorsque les bâtonnets sont essentiellement sensibles à l’intensité lumineuse.

On distingue trois types de cônes sensibles à la couleur.Sur  l’illustration  6  figurent  les courbes  de sensibilités  spectrales de ces  trois

types de cônes avec les valeurs des longueurs d’onde en nanomètres correspondantaux pics de sensibilité.

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Illustration 5 : Schéma en coupe dela rétine

Illustration 1 : Zoneblanche d'un écran

Illustration 2 : Couleursdiverses

Illustration 3 : Démarcationgris/blanc

Illustration 4: Fenêtre desélection de couleur

dans un logiciel

1. Quelles couleurs correspondent aux pics de sensibilité de cha-cun des types de cônes ?

2. Sur quel principe (synthèse additive ou soustractive) sont dé-composées   les couleurs sur   la   rétine ?  Quelle   technologie  estbasée sur le même principe (voir QR-Code ci-dessous) ?

b. Vision des couleurs déficiente

Le daltonisme est une anomalie de la perception des couleurs. Onen relève plusieurs formes, avec des degrés divers dans l’altération descouleurs perçues.

✗ Achromatopsie :  absence totale de vision des cou-leurs.✗ Deutéranopie : absence dans la rétine des cônes deréception   au   vert ;   les   personnes   affectées   sont   inca-pables de différencier le rouge du vert. ✗ Protanopie :   absence   des   récepteurs   rétinaux   aurouge ; cette couleur est indétectable par le sujet.✗ Tritanopie :   absence   des   récepteurs   rétinaux   aubleu ; cette couleur est indétectable par le sujet.

QuestionEn consultant le document accessible par les QR-

Codes,   indiquez   en   une   ou   deux   phrases   simplescomment   se  manifeste   le   daltonisme.  Vous  pouvezvous   référer   à   l’illustration  6  pour   justifier   l’appa-rence des planches en vision déficiente.

2. Couleur des objets et sensations coloréesObjectif : répondre à la question suivante « Pourquoi un objet

nous apparaît-il coloré ? ».Observation de la lumière transmise par des solutions colorées

À partir des spectres obtenus après traversée de solutions de permanganate de potassium, de sulfate decuivre et d’une espèce chimique jaune, répondez aux questions suivantes.

1. En vous appuyant éventuellement sur vos réponses précédentes, justifiez la couleur de chaque solutionen interprétant le spectre de la lumière transmise.

2. L’aspect de chaque solution serait-il le même s’il était éclairé par de la lumière bleue ? Et rouge ? Ouverte ?

3. En extrapolant vos observations à un objet coloré quelconque, expliquez comment un objet éclairé enlumière blanche nous apparaît coloré.

4. À l’aide des lampes à faisceaux sur vos tables, des filtres et d’objets colorés, vérifiez expérimentalementquelques réponses apportées aux questions 2 et 3.

Applications :

✗ Exercices 8, 9, 15 et 16 pages 351-352 – Synthèse des couleurs✗ Exercice 35 et 40 pages 356 et 358 – Éclairage par DEL

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Illustration 7: Planche d'Ishiara

Illustration 6 : Sensibilité spectrale des trois types decônes (en noir la courbe correspondant aux bâtonnets) -

Par Pancrat — Travail personnel, CC BY-SA 3.0,https://commons.wikimedia.org/w/index.php?

curid=17591456