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ACTIVITÉS EXPÉRIMENTALE 1STD2A
CHAPITRE II : COULEURS DES OBJETS –TECHNIQUES DE RESTITITUTION DES
COULEURS
TP 6 2011
I. Objectifs : • - Analyser expérimentalement l’effet d’un filtre sur le spectre d’un rayonnement. • -‐ Prévoir le résultat de la superposition de lumières colorées et l’effet de filtres colorés sur une lumière incidente. • -‐ Prévoir et Interpréter la couleur observée d’un objet éclairé à partir de la couleur de la lumière incidente et des phénomènes d’absorption, de diffusion et de transmission. • -‐ Utiliser la notion de couleurs complémentaires
II. Situations déclenchantes 1/ On vous présente une image photographique d’objets éclairés en lumières colorées
Bleue
Verte
Rouge
Sauriez vous donner les couleurs de ces objets s’ils étaient éclairés en lumière blanche ?
Objet 1 :……… Objet 2 :……… Objet 3 :………. 2/ Comment obtenir la sensation de couleur Jaune en superposant des lumières colorées ....................................... ...................................................................................................................................................................................................................................... De quelle type de synthèse de couleur s’agit il ? .................................................................................................................................... 3/ Obtient on la même sensation colorée en mélangeant de la gouache rouge et verte ? ................................................... ...................................................................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................................................................... Peut on dire que les peintres réalisent une synthèse additive en mélangeant leur pâtes colorées ? ............................. ...................................................................................................................................................................................................................................... ...................................................................................................................................................................................................................................... Le but de ce tp sera de voir comment toute la variété de couleurs est restituée dans les objets colorés qui nous entourent. Mais avant on se questionnera sur l’interaction entre l’éclairage et l’objet éclairé III. Couleurs d’un objet a. Cas des objets opaques 1) Modélisation de l’observation d’un objet
éclairé en lumière blanche ✍ Indiquer sur le schéma 1 ci contre le trajet
de le lumière qui nous permet de voir un objet
✍ Quel phénomène se produit à la surface de l’objet qui permet la vision de l’objet .......... ...................................................................................... ......................................................................................
schéma 1
✍ Observer un objet (feuille de papier coloré) qui apparaît en lumière blanche à l’œil nu puis à l’aide d’un spectroscope comparer le spectre de la lumière incidente et celui de la lumière diffusée
✍ Consigner vos observations dans les deux colones du tableau ci-‐dessous
Couleur de l’objet Radiations présentes dans la lumière incidente
Radiations présentes dans la lumière diffusée
blanc
✍ Retrouve t on dans la lumière diffusée toutes les radiations qui était présente dans la lumière incidente ? .............................................................................................................................................................................................................. .............................................................................................................................................................................................................. ✍ Qu’est il advenu des radiations absentes dans la lumière diffusée. ..............................................................................................................................................................................................................
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.............................................................................................................................................................................................................. ✍ Compléter la troisième colonne du tableau y placer les radiations absentes dans chaque cas. ✍ A quoi faut il attribuer les comportements différents observés avec des couleurs d’objets différentes .............................................................................................................................................................................................................. ✍ Que peut on dire d’un objet blanc ? .............................................................................................................................................................................................................. ✍ Que peut on dire d’un objet noir .............................................................................................................................................................................................................. ✍ Que peut on dire d’un objet cyan .............................................................................................................................................................................................................. ✍ Quel lien voyez vous entre la couleur diffusée et la couleur absorbée par l’objet coloré .............................................................................................................................................................................................................. ..............................................................................................................................................................................................................
✍ Rendre compte de ces observations avec vos crayons de couleurs sur l’exemple particulier du schéma 2 ci –contre
Schéma 2
✍ objet est elle propre à l’objet ? Proposez un protocole expérimental à l’aide de schéma qui permette de confirmer ou infirmer cette hypothèse.
2) Modélisation de l’observation d’un objet éclairé avec une lumière colorée
Question : La couleur d’un objet est elle propre à l’objet ? Proposez un protocole expérimental à l’aide de schéma qui permette de confirmer ou infirmer cette hypothèse. Réaliser l’expérience après validation par le professeur
Protocole : ............................................................................. ............................................................................. ............................................................................. ............................................................................. ............................................................................. ............................................................................. ............................................................................. .............................................................................
Schéma
1) Conclusions : ✍ Quels sont les paramètres qui déterminent la couleur observée d’un objet coloré ...........................................
................................................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................................................
✍ Que faudrait il préciser lorsqu’on donne la couleur d’un objet ? ................................................................................ ................................................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................................................
✍ Que sousentend-‐t-‐on quand on donne la couleur d’un objet sans préciser la couleur de la lumière qui l’éclaire ? ............................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................................................
✍ À quelle opération mathématique peut on associer à l’action d’un objet coloré sur la lumière qu’il reçoit ? ................................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................................................
✍ Comment appeler ce type de synthèse de couleurs qui se produit lorsqu’on observe un objet coloré .... ................................................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................................................
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................................................................................................................................................................................................................ ✍ On peut considérer que la lumière blanche est constitué des trois couleurs primaires Bleue Verte et
Rouge, que peut on dire de la couleur (que percevrait l’œil) de lumière absorbée par rapport à la couleur percue de l’objet lorqu’il est éclairé en lumière blanche ? .......................................................................... ................................................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................................................
2) Application : Prévision des couleurs des objets Donner dans le tableau ci-‐dessous la couleur perçue de l’objet en fonction de sa couleur en lumière blanche et de la lumière qui l’éclaire. Vérifier vos résultats en lançant l’animation « couleurs des objets » situé dans la médiathéque spc du lycée.
Objet Lumière Blanc Rouge Vert Bleu Cyan Magenta Jaune
Blanc
Rouge
Vert
Bleu
Cyan
Magenta
Jaune
3) Couleurs d’un mélange de matières colorées En peinture on obtient un multitude de couleurs en mélangeant sur une palette des pâtes colorées . Les effets sur la lumière reçue par les matières colorées se superposent. On se limitera dans un premier temps au trois couleurs primaires du peintre (secondaires pour le physicien)
a. Compléter la partie du tableau correspondante ci dessous. Cyan Magenta Jaune
Cyan
Magenta
Jaune
✍ Qu’obtiendrait on en mélangeant les trois pâtes colorées ..........................................................................................
................................................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................................................ b. Compléter les cercles chromatiques correspondant à cette synthèse de
couleur ✍ Comment qualifier ce type de synthèse de couleurs ........................................................................................................
................................................................................................................................................................................................................ ✍ Quels paramètres faudrait-‐il modifier pour obtenir toute les nuances de
couleurs observables .................................................................................................................................. ..............................................................................................................................................................................
Jaune
Magenta Cyan
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................................................................................................................................................................................................................ ✍ Comment procède le peintre pour réaliser toutes ses nuances de couleurs ? Sur quel parametre agit il
en procédant de la sorte ? ........................................................................................................................ .............................................................................................................................................................................. c. Compléter le reste du tableau précédent d. Vérifier vos résultats en lançant le module "dessin par soustraction" du logiciel flash.exe placé
dans la médiathèque du réseau du lycéee.
b. Cas des objets transparents Prendre un filtre coloré cyan le placer devant la fenêtre de la lanterne dont la lumière émise peut être considérée comme blanche
1) Modélisation de l’observation d’un Filtre coloré éclairé en lumière blanche
✍ Sous quel nom peut on désigner la lumière qui est responsable de la couleur du filtre ..................................................................................................................... Action d’un objet coloré transparent sur la lumière incidente Observer la lumière transmise à travers un spéctroscope la comparer à celui de la lumière incidente puis compléter le schéma ci contre pour rendre compte de ce qu’il advient de la lumière blanche lorsqu’elle traverse le filtre cyan.
Schéma
2) Conclusion : ✍ Quelle est l’action d’un objet transparent coloré sur la lumière blanche incidente ? ........................................
................................................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................................................
✍ Quelle opération mathématique pourrait être associée à cette action ? ................................................................. ................................................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................................................
✍ Que peut on dire de la couleur de la lumière absorbée et de la couleur de l’objet transparent éclairé en lumière blanche. ............................................................................................................................................................................. ................................................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................................................ 3) Superposition d’objets colorés transparents
On se propose se cumuler l’action de filtres colorés sur la lumière blanche pour cela superposer les filtres colorés en les plaçant devant la fenêtre de la lanterne qui produit une lumière "blanche " ✍ Compléter le tableau en se limitant dans un premier temps aux filtres de couleurs cyan magenta et
jaune Cyan Magenta Jaune
Cyan
Magenta
Jaune
Filtre cyan
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✍ Qu’obtient –on en superposant ces trois filtres ? ......................................................... ✍ ...........................................................................................................................................................
a. Compléter les cercles chromatiques correspondant à cette synthèse de couleurs
b. Compléter le reste du tableau et vérifier vos résultats à l’aide du logiciel "superfiltre " qui se trouve dans la médiathèque du réseau du lycéee.
c. Conclusion ✍ Quelle type de synthèse de couleur est mise en œuvre par l’utilisation de
filtres colorés secondaires ......................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................................
✍ Quelle couleur ne peut être obtenue avec ce type de synthèse ? ................................................................................ ................................................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................................................
✍ Comment peut on obtenir à partir de ce type toutes les variétés des couleurs observable ? Quel paramètre cela modifie t il ? ...................................................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................................................ Lancer l’animation « filtre » pour mettre en œuvre la synthèse soustractive et ajuster le niveau d’asbsorption des filtres pour obtenir des couleurs absentes du spectre de la lumière blanche ( marron , rose etc…)
IV. Comment restituer les couleurs 1) Les écrans plats
✍ Observer à la loupe ou mieux au microscope l’écran de votre smartphone qu’observer vous ? ................................................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................................................
✍ Expliquer comment ces écrans plat réstituent toutes les couleurs ................................................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................................................
✍ L’élément le plus petit d’une image numérique est appelé pixel définir ce qu’est un pixel dans un écran plat ................................................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................................................
✍ Quel type de synthèse de couleurs et mise en œuvre dans votre appareil ? ................................................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................................................
Lancer l’animation « écran plat » de la médiathèque ✍ expliquer la méthode mise en œuvre sur quelle propriété de l’œil s’appuie cette technique ?
................................................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................................................ 2) L’impression quadrichromique
Observer à la Loupe ou au microscope une image de votre livre qu’observer vous ................................................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................................................
✍ Quelle type de synthèse de couleurs est mise en œuvre dans cette technique ? ................................................. ................................................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................................................
✍ Qu’est ce qui joue le rôle de filtre dans cette technique ? .............................................................................................. ................................................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................................................
✍ Comment aurait on pu obtenir le noir en impression ? Pour quelles raisons ne l’a t on pas fait 3) l’imprimante à jet d’encre couleurs
✍ Quelles sont les couleurs de recharge d’encre dans une imprimante couleur ? .................................................. ................................................................................................................................................................................................................
✍ Quelle type de synthèse est mise en œuvre ? ...................................................................................................................... ................................................................................................................................................................................................................ ................................................................................................................................................................................................................
✍ Pour quelle raison utilise t on une cartouche noire ? ......................................................................................................
Jaune
Magenta Cyan
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Application 1-Le voleur de couleurs L’agent LONGTARIN est en faction, un soir d’hiver dans une avenue commerçante avec un radar. Les -néons rouges d’un magasin illuminent la rue. Une voiture surgit à vive allure. L’agent LONGTARIN saisit son talkie-walkie :
- «Chef, chef, un excès de vitesse ! Une voiture noire à 138 km/h !» Ses collègues postés un kilomètre plus loin ne vont pas tarder à intercepter le chauffard. Ils voient passer dans la lumière blanche de leurs phares, une voiture rouge, une verte puis une blanche. Enfin apparaît la voiture noire. Ils l’arrêtent. Son chauffeur conteste l’infraction : - « Ca ne peut pas être moi, ma vieille voiture est incapable de dépasser 110 km/h !!!»
- Vous êtes expert scientifique auprès du tribunal et ami de l’accusé. Pour l’aider à prouver son innocence, vous allez rédiger un rapport qui sera présenté au tribunal. Cette présentation devra se faire bien évidemment « preuves à l’appui ».
2-‐ Les Koalas Retrouver en justifiant les couleurs des trois Koalas
