Fiche révision N° 17 COULEURS

- La rétine possède des photorécepteurs : les bâtonnets sont surtout sensibles à l’intensité lumineuse ; les cônes permettent la perception des couleurs.

- Il existe trois types de cônes, principalement sensibles aux lumières rouge, verte et bleue : la perception repose sur la trichromie.

- La couleur perçue correspond à l’impression visuelle produite par les radiations visibles qui atteignent l’œil. La superposition de lumières est interprétée selon la synthèse additive.

3)- Comment un objet réagit-il à la lumière ?

Phénomène	Définition	Conséquence
Absorption	L’objet absorbe une partie de la lumière incidente.	Si toute la lumière reçue est absorbée, l’objet paraît noir.
Diffusion	L’objet renvoie une partie de la lumière dans plusieurs directions.	C’est la lumière diffusée qui permet généralement de voir un objet opaque.
Transmission	La lumière traverse un objet transparent ou translucide.	La lumière transmise peut Être colorée si certaines composantes sont absorbées.

absorption, transmission, diffusion

- La couleur d’un objet dépend de la lumière qui l’éclaire, de ce qu’il absorbe / diffuse / transmet et de la lumière reçue par l’observateur.

- Sous lumière blanche, un objet bleu diffuse principalement le bleu et absorbe les composantes rouge et verte ; un objet blanc diffuse toutes les composantes visibles.

- Un objet ne peut diffuser que les composantes présentes dans l’éclairage : une partie rouge éclairée uniquement en bleu ne reçoit pas de rouge à diffuser et paraît noire (modèle idéal).

MÉTHODE POUR PRÉVOIR LA COULEUR D’UN OBJET :

1) Écrire les composantes de la lumière incidente.

2) Écrire celles que l’objet absorbe.

3) Garder seulement les composantes disponibles qu’il peut diffuser.

4) Additionner les composantes restantes pour nommer la couleur.

4)- Filtres colorés : ce qui passe et ce qui est absorbé

Filtre	Lumières transmises	Lumières absorbées
Rouge	Rouge	Vert + bleu
Vert	Vert	Rouge + bleu
bleu	bleu	Rouge + Vert
Cyan	Vert + bleu	Rouge
Magenta	Rouge + bleu	Vert
Jaune	Rouge + Vert	bleu

· Un filtre réalise une synthèse soustractive : il absorbe certaines composantes de la lumière incidente et transmet les autres.

· Deux filtres successifs ont un effet cumulatif : seule la composante transmise par les deux filtres peut ressortir.

PIÈGE CLASSIQUE :

Un projecteur rouge superposé à un projecteur bleu donne du magenta (synthèse additive).

En revanche, un filtre rouge suivi d’un filtre bleu ne laisse idéalement passer aucune composante :

le filtre rouge a déjà supprimé le bleu.

5)- Applications : écrans, imprimantes et éclairage

- Écrans : synthèse additive RVB.

écran téléviseur

- Chaque pixel comporte des sous-pixels rouge, vert et bleu dont on règle l’intensité.

- Codage RVB 24 bits :

- 8 bits par composante, soit 256 niveaux pour R, V et B ;

- 256³ = 16 777 216 couleurs possibles environ.

- R=V=B donne une nuance de gris, de noir (0,0,0) à blanc (255,255,255).

- Imprimantes :

- synthèse soustractive avec les encres cyan, magenta et jaune ;

- une cartouche noire est ajoutée pour obtenir des noirs plus fidèles et économiser les encres.

- Projecteur à lampe blanche + filtre coloré :

- synthèse soustractive au niveau du filtre. Projecteur LED RVB :

- synthèse additive par superposition des lumières.

Situation	Raisonnement rapide	Résultat idéal
Lumières rouge + bleue superposées	Addition de lumières	Magenta
LED verte + bleue	Addition de lumières	Cyan
Encres jaune + magenta	Absorptions combinées	Rouge
Encre cyan + jaune	Absorptions combinées	Vert
Encre magenta + cyan	Absorptions combinées	Bleu

6)- Spectres, longueur d’onde et spectrophotométrie

- La lumière visible est située approximativement entre 400 nm et 800 nm dans le cours.

- Spectre de raies d’émission :

- raies colorées sur fond sombre ;

- chaque raie correspond à une radiation émise.

- Les longueurs d’onde des raies constituent une signature permettant d’identifier une entité chimique.

- Spectre de bandes d’absorption :

- certaines plages de longueurs d’onde sont atténuées/absorbées lors de la traversée d’un milieu.

- Le spectre dépend de la substance.

- Un spectrophotomètre mesure l’intensité transmise en fonction de la longueur d’onde.

- On compare l’intensité incidente I₀ à l’intensité transmise I.

Grandeur	Formule	Unité / remarque
Transmittance	T = I / I₀	Sans unité ; souvent exprimée en %. T(%) = 100 × (I / I₀)
Absorbance	A = log₁₀ (I₀ / I) = − log₁₀ (T)	Sans unité ; T doit être utilisée sous forme décimale dans la formule logarithmique.
Longueur d’onde	λ	m en unité SI ; souvent nm (1 nm = 10⁻⁹ m).

- T = 1 (100 %) => A = 0 : aucune atténuation.

- T = 0,01 (1 %) => A = 2.

- Le profil spectral représente l’intensité relative de la lumière transmise en fonction de la longueur d’onde λ ;

- une courbe d’absorbance représente A en fonction de λ.

VIGILANCE UNITÉS :

Ne pas confondre 1 % et 1 :

dans A = − log₁₀ (T), 1 % s’écrit T = 0,01.

L’absorbance et la transmittance sont sans unité.

7)- Fluorescence et « lumière noire »

- La lumière noire émet principalement des ultraviolets, avec une petite partie visible proche du violet.

- Certains matériaux absorbent les UV puis réémettent une lumière visible : c’est la fluorescence.

- La superposition des radiations réémises peut donner une apparence blanche ou lumineuse.

- Des marquages fluorescents peuvent être utilisés sur les billets pour faciliter leur authentification.

billet 20 euros

8)- Méthode type exercice — en 4 étapes

- ① Identifier ce qui est superposé :

- des faisceaux lumineux → synthèse additive ;

- des filtres/encres/pigments → synthèse soustractive.

- ② Lister les composantes présentes au départ :

- rouge, vert, bleu (pour une lumière blanche dans le modèle du cours).

- ③ Appliquer les règles :

- une lumière s’ajoute ;

- un objet ou un filtre absorbe certaines composantes et ne peut renvoyer / transmettre que celles disponibles.

- ④ Conclure par une couleur et justifier avec les composantes conservées ou supprimées.

9)- Erreurs et pièges à éviter

- Confondre la couleur d’un objet en lumière blanche avec sa couleur sous un éclairage coloré.

- Dire qu’un objet « crée » sa couleur : un objet éclairé sélectionne surtout les composantes qu’il diffuse ou transmet.

- Confondre filtres superposés (soustractif) et faisceaux lumineux superposés (additif).

- Oublier qu’un filtre ne peut pas transmettre une couleur qui a déjà été absorbée par un filtre précédent.

- Dire que le mélange réel des trois encres CMJ donne toujours un noir parfait :

- Le cours précise qu’il donne souvent un brun foncé, d’où l’encre noire dédiée.

- Mettre la transmittance en pourcentage directement dans le logarithme : convertir en valeur décimale avant le calcul.

- Confondre spectre de raies d’émission (radiations émises) et spectre de bandes d’absorption (radiations absorbées).

10)- Mini-tableau à mémoriser

À retenir	Réponse express
Écran / LED RVB	Synthèse additive
Filtre / encre / pigment	Synthèse soustractive
R + V ; V + B ; B + R	Jaune ; cyan ; magenta
CMJ en impression	Cyan, magenta, jaune ; noir ajouté en pratique
Objet noir idéal	Absorbe toute la lumière reçue
Objet blanc sous lumière blanche	Diffuse toutes les composantes visibles
T = 100 %	A = 0
T = 1 %	A = 2

FICHE DE RÉVISION 02 & MÉTHODE — CHAPITRE N° 17 : COULEURS

Classe de Première - Physique-Chimie

1)- Notions Clés & Points Importants

- • Domaine visible :

- La lumière visible par l'œil humain s'étend sur une gamme de longueurs d'onde dans le vide/air de 400 nm à 800 nm

- • Perception par l'œil (Trichromie) :

- La rétine possède des photorécepteurs appelés cônes (sensibles aux couleurs : Rouge, Vert, Bleu) et des bâtonnets (sensibles à l'intensité lumineuse).

- • Synthèse Additive (Superposition de lumières colorées) :

- Utilisée par les écrans (TV, ordinateurs, smartphones).

- Couleurs primaires : Rouge, Vert, Bleu (RVB).

2)- Synthèses des Couleurs & Règles Fondamentales

Type de

Synthèse

Couleurs

Primaires

Mélanges & Résultats

/ Complémentaires

Synthèse Additive
(Lumières / Écrans)

Rouge (R)
Vert (V)
Bleu (B)

• Rouge + Vert → Jaune
• Vert + Bleu → Cyan
• Bleu + Rouge → Magenta
• R + V + B → Blanc
• Complémentaires (donnent Blanc) :
| Rouge ⇄ Cyan

| Vert ⇄ Magenta

| Bleu ⇄ Jaune

Synthèse Soustractive
(Filtres

/ Peintures

/ Encres)

Cyan (C)
Magenta (M)
Jaune (J)

• Jaune + Cyan → Vert
• Jaune + Magenta → Rouge
• Magenta + Cyan → Bleu
• C + M + J → Noir
• Complémentaires (donnent Noir) :
| Cyan ⇄ Rouge

| Magenta ⇄ Vert

| Jaune ⇄ Bleu

Couleur d'un

Objet Opaque

Éclairage incident

&
Absorption / Diffusion

• Un objet diffuse les couleurs

qu'il n'absorbe pas.
• S'il absorbe tout → Noir.
• S'il diffuse tout (blanc)

→ Il renvoie l'éclairage incident.

3)- Formules Fondamentales & Unités

- • Transmittance (T) :

- Exprimée en pourcentage (%).

- Représente le rapport entre l'intensité lumineuse transmise I et l'intensité incidente I₀ :

- T = (I / I₀) × 100

- • Absorbance (A) :

- Grandeur sans unité mesurée par un spectrophotomètre.

- Lien avec la transmittance (en fraction, T_frac = T / 100) : A = − log₁₀ (T_frac)

- • Longueur d'onde (λ) : exprimée en nanomètres (nm). 1 nm = 10⁻⁹ m.

4)- Analyse Spectrale & Spectrophotométrie

- • Spectre d'émission de raies :

- Obtenu avec un gaz à basse pression et haute température.

- Constitué de raies colorées sur fond noir.

- C'est la signature chimique de l'élément (ex: doublet du sodium à ~589 nm).

- • Spectre d'absorption (bandes) :

- Obtenu lorsqu'une lumière blanche traverse une solution colorée

- (ex: permanganate de potassium KMnO₄ qui absorbe dans le vert et apparaît magenta).

solution de permanganate de potassium

- • Profil spectral :

- Représente l'intensité lumineuse relative (ou l'absorbance) en fonction de la longueur d'onde λ.

5)- Astuces, Erreurs & Pièges à Éviter

- ⚠️ Piège 1 (Filtres successifs vs Superposition de projecteurs) :

- Mettre deux filtres colorés l'un derrière l'autre (synthèse soustractive cumulative) n'a pas le même effet que superposer des projecteurs sur une scène (synthèse additive).

- Deux filtres primaires successifs (ex: rouge puis bleu) bloquent toute lumière (noir).

- ⚠️ Piège 2 (Couleur d'un objet sous un éclairage coloré) :

- Un objet coloré ne fait que diffuser certaines composantes de la lumière qu'il reçoit et absorber les autres.

- S'il ne reçoit pas la couleur qu'il est capable de diffuser (ou si l'éclairage ne contient pas cette composante), il apparaît noir.

- 💡 Astuce Méthode :

- Pour trouver la couleur d'un objet ou le résultat d'un filtre, décomposez toujours la lumière incidente en ses trois composantes primaires (Rouge, Verte, Bleue) et appliquez l'absorption (soustraction) ou l'addition étape par étape.

6)- Applications Pratiques & Numériques

- • Écrans (TV, PC, Téléphones) :

- Utilisent la synthèse additive via des sous-pixels (luminophores) Rouges, Verts et Bleus.

- Codage RVB sur 3 octets (24 bits) :

- chaque sous-pixel varie de 0 à 255 (16 millions de couleurs possibles).

- • Imprimerie :

- Utilise la synthèse soustractive avec les encres Cyan, Magenta, Jaune (CMJ) + une encre Noire (Noir) pour obtenir un noir profond et éviter le marron foncé.

FICHE DE RÉVISION 03 — CHAPITRE 17 : COULEURS

Première • Synthèses des couleurs • Couleur des objets • Filtres • Spectrophotométrie

1)- IDÉE DIRECTRICE

Une couleur perçue dépend de la lumière incidente,

des propriétés de l’objet ou du filtre (absorption, diffusion, transmission)

et de l’œil.

Toujours raisonner sur les radiations rouge, verte et bleue (RVB)

qui atteignent finalement l’œil.

2)- La synthèse additive et la synthèse soustractive.

Synthèse additive = addition de lumières

Synthèse soustractive = retrait de lumières

Primaires : rouge, vert, bleu.

R + V → jaune

V + B → cyan

B + R → magenta

R + V + B → blanc

Aucune lumière → noir

Usage :

écrans, projecteurs,

vision trichromatique.

Primaires : cyan, magenta, jaune.

J + C → vert

J + M → rouge

M + C → bleu

C + M + J → noir idéal

Usage :

filtres, pigments, peinture,

photographie, impression.

Complémentaires :

R / C, V / M, B / J donnent du blanc.

Complémentaires :

C / R, M / V, J / B retirent ensemble

toutes les composantes et donnent du noir.

3)- Filtres : ce qui est transmis / absorbé

Filtre rouge : transmet R ; absorbe V et B.

Filtre vert : transmet V ; absorbe R et B.

Filtre bleu : transmet B ; absorbe R et V.

Filtre jaune : transmet R + V ; absorbe B.

Filtre cyan : transmet V + B ; absorbe R.

Filtre magenta : transmet R + B ; absorbe V.

Règle d’or :

Deux filtres successifs ne laissent passer

que les radiations transmises par les deux.

S’il n’y en a aucune en commun, la sortie est noire.

4)- Couleur d’un objet

Un objet opaque est vu grâce à la lumière qu’il diffuse.

Un objet transparent est vu grâce à la lumière qu’il transmet.

Une radiation absente de l’éclairage ne peut jamais être renvoyée par l’objet.

Exemples : un objet rouge diffuse R et absorbe surtout V et B ;

sous lumière verte ou bleue, il paraît noir.

Un objet blanc diffuse toutes les radiations reçues :

il prend la couleur de l’éclairage.

Un objet noir absorbe presque tout : il reste noir.

Chaîne de raisonnement :

Lumière incidente

→ radiations disponibles

→ radiations absorbées

→ radiations diffusées/transmises

→ couleur perçue.

5)- Spectrophotométrie — formules fondamentales

Domaine visible :

Environ 400 nm < λ < 800 nm ;

λ est la longueur d’onde, exprimée en nanomètres (nm), avec 1 nm = 10⁻⁹ m.

Transmittance : T = I / I₀.

I est l’intensité transmise et I₀ l’intensité incidente ;

T est sans unité.

En pourcentage : T(%) = 100 × I / I₀.

Absorbance : A = − log (T) = log (I₀ / I).

A est sans unité.

Repères :

T = 1 = 100 % => A = 0 ;

T = 0,10 = 10 % => A = 1 ;

T = 0,01 = 1 % => A = 2.

Lecture spectrale :

un maximum d’absorbance indique les radiations les plus absorbées ;

la solution paraît globalement de la couleur complémentaire des radiations absorbées.

6)- Méthode express pour les exercices

① Identifier le système :

Lumières superposées => additive ;

Filtres / pigments superposés => soustractive.

② Décomposer chaque couleur en composantes RVB :

jaune = R + V ;

cyan = V + B ;

magenta = R + B ;

blanc = R + V + B.

③ Pour un filtre, barrer les composantes absorbées.

Pour un objet, conserver seulement les composantes reçues qu’il peut diffuser ou transmettre.

④ Additionner les radiations qui atteignent l’œil et nommer la couleur finale.

⑤ Justifier avec les verbes scientifiques :

« reçoit », « absorbe », « transmet », « diffuse », « l’œil perçoit ».

7)- Astuces, Erreurs et pièges à éviter.

Astuces

Erreurs et pièges à éviter

• Retenir :

écran = RVB = addition ;

imprimante = CMJ (Noir) = soustraction.

• Une couleur secondaire est la somme

de deux primaires additives

et la complémentaire de la troisième.

• Faire un petit tableau « reçu / absorbé / renvoyé »

évite les confusions.

• Dans un spectre d’absorption, une zone sombre

correspond à une lumière absorbée,

pas à la couleur observée.

• Ne pas mélanger lumière colorée et matière colorée :

les règles ne sont pas les mêmes.

• Ne pas dire qu’un objet « fabrique » sa couleur :

il sélectionne les radiations reçues.

• Ne jamais attribuer à un objet une radiation

absente de l’éclairage.

• T doit être utilisée sous forme décimale dans

A = − log (T), pas directement en pourcentage.

• La couleur complémentaire donne du blanc

en additive, mais le noir en soustractive.

À savoir réciter :

« La couleur perçue est déterminée par les radiations qui atteignent l’œil

après interaction de la lumière incidente avec l’objet ou le filtre. »

8)- MÉMO EXPRESS — 17 · COULEURS

ADDITIVE · LUMIÈRES · RVB

SOUSTRACTIVE · FILTRES / ENCRES · CMJ

On ajoute des lumières. Écrans, projecteurs.

R + V → JAUNE
V + B → CYAN
R + B → MAGENTA

R + V + B → blanc
Aucune lumière → noir.

On retire des radiations par absorption.

C + J → VERT
M + J → ROUGE
C + M → BLEU

C + M + J → noir idéal
Imprimante : ajout d’une encre noire.

COMPLÉMENTAIRES : rouge ↔ cyan · vert ↔ magenta · bleu ↔ jaune.
Lumières complémentaires superposées → blanc ;

filtres idéaux complémentaires successifs → aucune lumière transmise.

FILTRES IDÉAUX — NE GARDER QUE CE QUI PEUT PASSER
Filtre	Transmet	Absorbe
Cyan	V + B	R
Magenta	R + B	V
Jaune	R + V	B
Rouge / vert / bleu : chacun transmet sa composante et absorbe les deux autres. Filtres successifs : conserver les composantes communes ; aucune → noir.

MÉTHODE EN 3 RÉFLEXES

FORMULES & SPECTRES

1. Décomposer l’éclairage en R, V, B.
2. Retirer les composantes absorbées.
3. Nommer la lumière qui atteint l’œil.

Opaque : diffuse ; transparent : transmet.
Blanc : diffuse les radiations reçues.
Rouge sous lumière verte :

noir (modèle idéal).

Œil : trois types de cônes → trichromie ;

bâtonnets → intensité lumineuse.

T = I / I₀ ; T(%) = 100 × T
A = − log₁₀ (T) = log₁₀ (I₀/ I)

T et A : sans unité ; I et I₀ : mêmes unités.
100 % → A = 0 ; 1 % → A = 2.

Visible : environ 400 – 800 nm.
1 nm = 10⁻⁹ m.

Pic de A : radiation absorbée, pas couleur transmise.

Raies d’émission : signature d’une entité chimique.

PIÈGES EXPRESS · Ne pas confondre lumière et pigment.

Un objet non lumineux ne crée pas une radiation absente de l’éclairage.

Dans le logarithme : 1 % = 0,01, pas 1.

La couleur dépend de l’éclairage + l’objet + l’observateur.

9)- CARTE MENTALE.