Sciences Physiques pour enseignant du premier degré
L'impression de couleur
Le daltonisme
Qu'est-ce que voir un objet
Réel ou virtuel?
La couleur des objets
Le cerveau synthétise une impression colorée à partir de trois informations de
couleurs données par l'oeil : les quantités de bleu, de rouge et de vert .Ces informations
sont fournies par trois types de cellules (les cônes) de la rétine.
En faisant varier les quantités de bleu,de rouge et de vert de la lumière arrivant dans
l'oeil, on peut donner au cerveau des impressions de toutes les couleurs visibles.
Dans la simulation ci-dessous, trois projecteurs de diapositives, munis respectivement
de filtres bleu, vert et rouge éclairent un écran. Vous pouvez faire varier l'intensité
des faisceaux en bougeant à la souris les trois curseurs. Dans le carré, vous verrez ce
que l'on voit dans la partie de l'écran où les trois faisceaux de lumière
s'additionnent.On parle alors de synthèse additive de la couleur. Un prisme
décompose cette lumière.
Votre cerveau synthétise une couleur complexe, mais physiquement, la lumière résultante
n'est composée que des trois longueurs d'onde sélectionnées par les filtres des
projecteurs.
C'est ainsi que fonctionnent les écrans de télévision et les visus d'ordinateurs;
chaque pixel est formé de trois points; un bleu, un vert et un rouge. Pour donner une
impression colorée, il suffit d'ajuster la luminosité des trois points.
Le daltonisme est une perturbation de la vision des couleurs. Un daltonien (cette
affection touche principalement les hommes et se transmet génétiquement) voit de la
même manière des couleurs différentes.
Un modèle actuel du daltonisme le décrit par la moindre sensibilité d'une des trois
familles de cônes de la rétine. Ainsi, un daltonien dont les cônes sensibles à la
lumière bleue seraient moins efficaces voit de la même manière des couleurs contenant
les même quantité de rouge et de vert mais dont les quantités de bleu sont légèrement
différentes.
Vous pouvez tester vos yeux à l'aide de la simulation ci-dessus; fixez la valeur de
deux couleurs et faites varier doucement la troisième. Voyez-vous des différences?
Voir un objet consiste à recevoir dans l'oeil de la lumière venant des différents
points de l'objet.
Voir un point d'un objet peut se décrire :
Pour qu'un point d'un objet soit vu par un oeil, il faut donc:
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Il n'est pas important pour l'oeil que les rayons divergent réellement de ce point ;
l'oeil (et le cerveau) verront ce point à l'endroit d'où les rayons semblent venir.
| Si les rayons viennent réellement de l'objet (en ligne droite), pour l'oeil, l'objet
est réel. S'ils arrivent à l'oeil après un chemin détourné, l'objet est virtuel. Par exemple les objets vus dans un miroir nous paraissent derrière le plan de celui-ci bien qu'ils soient du même coté que nous. |
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| La lumière blanche est due à l'addition de toutes les couleurs. La couleur d'un point d'un objet éclairé en lumière blanche est due à la diffusion sélective qu'il fait de la lumière reçue. Un point blanc rediffuse toutes les couleurs. Un point noir absorbe toutes les couleurs et ne diffuse rien. Un point rouge pur (monochromatique) absorbe toutes les couleurs et ne diffuse que le rouge. La couleur d'un point est donc le résultat d'une soustraction (une absorption sélective) de couleurs à la lumière blanche; on parle de "synthèse" soustractive des couleurs. |
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La couleur d'un objet dépend donc de:
Dans la réalité, les pigments colorés diffusent des plages de couleurs; les couleurs diffusées ne sont jamais pures (monochromatiques); c'est l'oeil et le cerveau qui interprète ces plages en impressions colorées.
Exemples de spectres de diffusion
de couleurs de pigment contenus dans des crayons feutres Sur le document ci-contre, on a analysé la lumière diffusée par une feuille de
papier à dessin blanc, puis recouverte de crayon feutre rouge, bleu et vert. Les courbes
donnent la luminosité de la lumière diffusée en fonction de la longueur d'onde, donc de
la couleur. La feuille de papier était éclairée par la lumière d'un projecteur de
diapositive, décomposée par un réseau et analysée par une barette CCD.
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| Mesures faites par l'auteur à l'aide d'une barette CCD Micrelec et résultats analysés avec le logiciel Regressi |