images et couleurs 1ère Spé physique chimie

Légende alternative :

Vergence C d'une lentille : C = == avec C en dioptrie (8) si f' en mètre (m). F Schématisation d'une lentille mince convergente Axe optique 10 ● F' F' Expérience n°1 Expérience n°2 F' 4) Construction graphique de l'image d'un objet Pour construire graphiquement l'image d'un objet il faut : Tracer l'axe optique et dessiner la lentille en utilisant le symbole d'une lentille convergente, placer O. Placer les foyers objet F et image F Placer l'objet qui s i sera représenté par une flèche AB dirigée vers le haut Parmi l'infinité de rayons issus du point B de l'objet, tracer 2 des 3 rayons particuliers : leur point de croisement permet d'identifier le point B', image du point B par la lentille. Compléter en plaçant le point A' image de A par la lentille comme ci-dessous. Expérience n°3 On dit que A'B' est l'image de l'objet AB à travers la lentille. Le tracé du 3ième rayon particulier permet de vérifier la construction. Remarque : L'utilisation d'une échelle est parfois nécessaire. Les échelles horizontale et verticale peuvent être différentes. II. Relation de conjugaison et de grandissement ➤ Activité expérimentale « Autofocus d'un appareil photo >> 1) Relation de conjugaison Les positions respectives de l'objet et de son image ne dépendent que de la distance focale f' de la lentille. On dit que l'objet et l'image sont conjugués. La relation entre la position OA d'un objet et celle de son image O'A' est nommée relation de conjugaison : 1 1 1 OA' 2) Relation de grandissement y Le rapport entre la taille de l'image A'B' et la taille de l'objet est appelé le grandissement y (gamma) A'B' O'A' Ý AB OA • • ● Siy> 0, l'objet et l'image sont de même sens, l'image est droite. Siy< 0, l'objet et l'image sont de sens opposés, l'image est renversée. Si > 1, l'image est plus grande que l'objet. Si < 1, l'image est plus petite que l'objet. Remarque : Si l'image se forme sur l'écran, elle est dite réelle, sinon elle est virtuelle. III. La perception des couleurs par l'œil 1) Les cellules photosensibles L'image d'un objet observé par l'œil se forme sur la rétine. Sur celle-ci, se trouvent des cellules photosensibles, qui transforment les informations lumineuses en signaux électriques : Cellules de traitement de l'information lumineuse Cônes sensibles à la lumière rouge, verte et bleue Vert + OA F Bâtonnets = Le cerveau traite alors les signaux envoyés par les cônes, via le nerf optique, pour former une image colorée de notre environnement : c'est le principe de trichromie. Bleu - Les bâtonnets réagissent aux faibles luminosités et permettent la vision nocturne, mais sont insensibles à la couleur ; Remarque : Si un type de cône est déficient alors la vision des couleurs est altérée : c'est le daltonisme. Le plus souvent, cette déficience touche les cônes verts et provoque une confusion entre le rouge et le vert. (Le physicien John Dalton en était atteint). Rouge - Les cônes, de trois types, sont sensibles aux lumières colorées rouge, verte et bleue. Chaque type de cône n'est sensible qu'à une couleur*. 2) La synthèse additive ➤ Activité expérimentale « Spectacle en couleurs ! » Partant de cette constatation*, le physicien et médecin anglais Thomas Young (1773-1829) a montré que si on superpose trois lumières colorées rouge, vert et bleu d'intensité réglable (systèmes RVB), on peut obtenir une infinité de couleurs. C'est la synthèse additive trichromatique (RVB). Le rouge, le vert et le bleu sont appelées couleurs primaires dans la synthèse additive. La suppression de l'un des trois faisceaux, fait apparaître une nouvelle couleur appelée couleur secondaire. Deux couleurs sont dites complémentaires l'une de l'autre, si par synthèse additive, elles forment une lumière blanche. 3) Application aux écrans > Vidéo «< Comment fonctionne un écran LCD >> + Quizz Sur un écran, chaque point d'une image, ou pixel, est formé de trois luminophores (ou sous-pixel) qui diffusent des lumières verte, rouge et bleue avec des intensités lumineuses différentes. Les luminophores sont trop proches les uns des autres pour que l'œil puissent les distinguer. Le cerveau fait donc, pour chaque point de l'image, la synthèse additive des lumières rouge, verte et bleue reçues par l l'œil. ● Remarque : Le pixel n'a pas de taille définie : il est d'autant plus petit que l'écran est petit et sa définition est plus grande. Pour obtenir le label HD, un écran possède 1 080 lignes de 1 920 pixels en «< Full HD » et 720 lignes de 1280 pixels en << HD Ready »>. IV. La couleur des objets Cyan jaune couleur complémentaire du bleu magenta = couleur complémentaire du vert cyan = couleur complémentaire du rouge 1) Absorption, transmission et diffusion La surface d'un objet éclairé peut : - laisser passer une partie de la lumière incidente : c'est le phénomène de transmission - renvoyer une partie de la lumière incidente dans toutes les directions : c'est le phénomène de diffusion - ne pas renvoyer une partie de la lumière : c'est le phénomène d'absorption 2) Synthèse soustractive Bleu Jaune Magenta Rouge 3) Application à la couleur des objets Les longueurs d'onde bleues et vertes sont absorbées Les longueurs d'onde bleues sont absorbées DIFFUSION Objet Lumière incidente Les objets opaques et les filtres réalisent une synthèse soustractive. La couleur qu'ils diffusent ou transmettent est obtenue en absorbant des lumières colorées à la lumière blanche. Les couleurs C, M et J sont appelées couleur primaire pour la synthèse soustractive. Deux couleurs sont dites complémentaires si leur synthèse soustractive donne du noir. ABSORPTION ● un pixel TRANSMISSION Éclairé en lumière blanche, un objet opaque ou filtre absorbe la couleur complémentaire de sa couleur apparente. Un objet n'a pas de couleur propre : celle-ci dépend de la lumière qu'il reçoit et des radiations qu'il absorbe. Un objet blanc diffuse toutes les radiations reçues. Un objet noir absorbe toutes les radiations reçues. Un objet coloré absorbe une partie des radiations et diffuse le reste. Remarque : La couleur perçue est le jaune mais son spectre fait apparaître le rouge et le vert. C'est le cerveau qui en fait la synthèse additive. On peut également obtenir du jaune avec une lampe émettant une lumière jaune monochromatique, on parle de couleur spectrale (une unique couleur monochromatique). Ces 2 << jaune >> seront perçus de la même façon par l'observateur : ils ont donc la même couleur perçue (mais des spectres différents). 4) Application aux imprimantes Les peintures ou les encres d'imprimantes se comportent comme des filtres qui soustraient des couleurs à la lumière blanche émise par la feuille blanche sur laquelle on peint ou on imprime. C'est pourquoi en peinture les couleurs primaires sont le jaune, le cyan (dit bleu cyan) et le magenta (dit rouge magenta) et que dans une imprimante, il y a 3 cartouches couleur (jaune, cyan et magenta). La superposition des encres jaune, cyan et magenta permet de reproduire par synthèse soustractive toutes les couleurs. Le noir est utilisé pour ajouter du contraste. Magenta Magenta +jaune Magenta +jaune +cyan Magenta +jaune +cyan +noir