ANALYSE ET SYNTHESE DE LA LUMIERE
I. Analyse de la lumière
A. Les analyseurs de la lumière
1. Le réseau
Le réseau est une petite lame en matière plastique transparente portant une série de traits parallèles très fins et serrés.
2. Le prisme
Le prisme est un milieu transparent limité par deux faces planes et non parallèles. Le réseau et le prisme permettent la décomposition de la lumière blanche.
B. Expérience : décomposition de la lumière
On fait pénétrer un faisceau de lumière blanche par la face d’un prisme.
On voit apparaître toutes les couleurs de l’arc-en-ciel (violet, indigo, bleu, vert, jaune, orange, rouge). Ce même phénomène s’observe également avec un disque CD ou DVD, une bulle de savon éclairée à la lumière blanche. On dit qu’on a réalisé la décomposition de la lumière.
$\textbf{Conclusion :}$ Le prisme a décomposé la lumière blanche et les couleurs obtenues constituent le spectre de la lumière blanche.
C. Le spectre de lumière
$\textbf{Le spectre de la lumière est l’ensemble des bandes de couleurs obtenues lors de la décomposition de la}$ $\textbf{lumière}$.
Le spectre de la lumière peut être continu ou discontinu.
Le spectre est dit continu lorsqu’on observe un étalage de toutes les couleurs de façon continue. C’est le cas de la décomposition de la lumière blanche.
Le spectre est dit discontinu lorsqu’on observe un espacement entre les différentes couleurs.
Les corps incandescents émettent une lumière dont le spectre est continu et dépend de la température (plus la température est élevée plus le spectre s’étend vers le violet)
Certains spectres ne comportent qu’une seule couleur, (jaune pour la vapeur de sodium).
$\textbf{Rôle d’un filtre}$
Un filtre de lumière permet d’absorber certaines couleurs tout en laissant passer d’autres.
Exemple : de la lumière blanche qui traverse un filtre vert il ne reste que le bleu, le vert et le jaune ; les autres couleurs étant absorbées.
II. Synthèse de la lumière
$\textbf{La synthèse de la lumière blanche consiste à reconstituer la lumière blanche à l’aide des sept}$ $\textbf{couleurs}$ $\textbf{de}$ $\textbf{l’arc en ciel.}$
On utilise le disque de Newton pour réaliser la synthèse de la lumière blanche.
$\textbf{Un disque de Newton est un disque sur lequel sont coloriées les sept couleurs de l’arc-en-ciel.}$ Si on fait tourner le disque à grande vitesse on constate la formation d’une tache lumineuse blanche, on dit qu’on a réalisé la synthèse de lumière blanche. En effet nos impressions lumineuses persistent 0,1seconde sur notre rétine, les différentes couleurs s’y superposent et on donne l’illusion d’un disque blanc.
III. Les couleurs des objets
La surface d’un objet absorbe certaines composantes de la lumière qui l’éclaire, elle diffuse d’autres couleurs qui lui donnent sa couleur.
- Si un objet paraît blanc, c’est qu’il nous renvoie toutes les couleurs du spectre de la lumière blanche.
- Si l’objet paraît rouge, c’est qu’il nous renvoie des radiations rouges, sa surface ayant absorbé les autres.
- Lorsqu’on éclaire un objet rouge avec une lumière verte, l’objet paraît noir : il ne renvoie plus de lumière
$\textbf{Conclusion :}$ la couleur d’un objet dépend de la composition de la lumière qu’il reçoit.
$\textbf{NB :}$ Un corps noir absorbe toute la lumière qui l’éclaire alors qu’un corps blanc renvoie toute lumière qui l’éclaire.
IV. Les prolongements du spectre
Le spectre de la lumière comporte une partie visible où on observe les couleurs de l’arc-en-ciel, et une partie invisible située de part et d’autre de la partie visible qu’on appelle aussi le prolongement du spectre.
V. EXERCICES D’APPLICATION
$\textbf{Questions de cours}$
1°) Définir : réseau, spectre, Analyse de la lumière, synthèse de la lumière.
2°) Citer dans l’ordre les couleurs observées lors de la décomposition de la lumière blanche.
3°) Donner le rôle d’un filtre optique.
$\textbf{Exercice}$
a) A la lumière du jour, une tomate est rouge et sa feuille est verte. Interpréter ces observations :
b) On les éclaire avec de la lumière verte. Décrire et expliquer le changement d’aspect.
c) Même question avec de la lumière rouge
d) Même question avec de la lumière bleue