Aurélie 20/02/07
 

enseignement, concours caplp interne 2005 : autour de la lumière blanche : synthèse additive, arc en ciel

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Les trois couleurs primaires sont le bleu, le vert et le rouge.

En synthèse additive on combine plusieurs couleurs primaires afin d'obtenir une nouvelle couleur.

* l'addition des trois couleurs primaires donne du blanc * l'absence de couleur donne du noir

* l'addition de deux couleurs primaires conduit aux couleurs secondaires :

rouge + vert donnent le jaune ; rouge + bleu donnent le magenta ; bleu + vert donnent le cyan
Un corps éclairé en lumière blanche est jaune car :

• il absorbe toutes les couleurs sauf le jaune.

• il renvoie toutes les couleurs sauf le bleu, couleur complémentaire du jaune.
Expérience simple permettant de mettre en évidence la composition de la lumière blanche :

rétroprojecteur sur lequel on place un carton noir percé d'une fente de 1cm de large et 20 cm de long.

Placer un réseau 600 traits sur la lentille du rétroprojecteur.

Orienter le miroir pour une observation murale.

Les différentes couleurs observées, ainsi que les deux domaines limites au domaine du visible :

Tableau d’observation :

couleur de l'objet en lumière blanche
couleur d'éclairage
couleur observée
rouge (absorption du vert et du bleu ; diffuse le rouge
jaune( soit rouge + vert)
rouge
rouge
vert ou bleu
noir
blanc ( diffuse toutes les couleurs)
rouge + bleu
magenta

Il fait plus chaud dans une voiture peinte en noir que dans une voiture peinte en

blanc, après des durées d’exposition au soleil identiques : le noir absorbe toute la lumière reçue ; l'énergie solaire est convertie en énergie thermique. Le blanc diffuse, renvoie toute la lumière reçue.

 

Pour expliquer le principe de l’arc en ciel à des élèves, on réalise un schéma comportant les éléments suivants : le soleil ; le rideau de pluie ; l’observateur; l’arc en ciel.

Le soleil est derrière l'observateur ; le rideau de pluie est devant l'observateur.

Trajet suivi par un rayon de lumière blanche arrivant perpendiculairement à la surface sphérique d’une goutte d’eau. Ce rayon subira successivement une réfraction, une réflexion et une réfraction. L’indice de réfraction moyen de l’eau est de 1,33.

L’indice d’un milieu varie avec la longueur d’onde suivant la loi de Cauchy : n = A + B / l2 avec A et B positifs.

or l bleu <lrouge donc nbleu > nrouge.

réfraction en E :

pour la radiation de longueur d'onde lbleu : nair sin iE = nbleu sin r2 ;

pour la radiation de longueur d'onde lrouge : nair sin iE = nrouge sin r1 ;

nbleu sin r2 = nrouge sin r1 ;

Or "lbleu est inférieure à lrouge " : nrouge < nbleu et donc sin r1 >sin r2 ; r1 > r2 .

 

réfraction en S1 : nrouge sin r1 = nair sin iS1.

Or nair sin iE = nrouge sin r1 d'où : iS1 = iE.

réfraction en S2 : nbleu sin r2 = nair sin iS2.

Or nair sin iE = nbleu sin r2 d'où : iS2 = iE = iS1.
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