Exercices — La couleur des objets
💡 Conseil : fais chaque exercice au brouillon avant d’ouvrir le corrigé — c’est en te trompant que tu progresses.
Exercice 1 — Synthèse additive
Sur une scène de spectacle, trois projecteurs éclairent le même écran blanc : un rouge, un vert et un bleu, d’intensités identiques.
- Quelle couleur observe-t-on dans la zone où les lumières rouge et verte se superposent ?
- Même question pour les zones rouge + bleu, puis vert + bleu.
- Quelle couleur observe-t-on au centre, où les trois lumières se superposent ?
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C’est une situation de synthèse additive : on superpose des lumières colorées, et les couleurs s’ajoutent.
1. Rouge + vert = jaune.
2. Rouge + bleu = magenta ; vert + bleu = cyan.
3. Rouge + vert + bleu = blanc : la superposition des trois lumières primaires reconstitue la lumière blanche.
À connaître par cœur : les trois couleurs primaires (rouge, vert, bleu) et les trois couleurs secondaires (jaune, magenta, cyan). Petit moyen mnémotechnique : chaque secondaire est le « blanc moins une primaire » (jaune = blanc − bleu, magenta = blanc − vert, cyan = blanc − rouge).
Exercice 2 — La couleur perçue d’un objet
Un maillot de football apparaît rouge lorsqu’il est éclairé en lumière blanche.
- Expliquer pourquoi ce maillot est perçu rouge : quelles radiations diffuse-t-il, lesquelles absorbe-t-il ?
- De quelle couleur apparaît-il s’il est éclairé uniquement en lumière rouge ?
- De quelle couleur apparaît-il s’il est éclairé uniquement en lumière verte ? Conclure sur le rôle de la lumière incidente.
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1. La lumière blanche contient toutes les radiations visibles. Le maillot diffuse les radiations rouges vers notre œil et absorbe toutes les autres (bleu, vert…). La couleur perçue d’un objet correspond aux radiations qu’il diffuse.
2. En lumière rouge, le maillot reçoit uniquement du rouge… qu’il diffuse : il apparaît rouge, comme en lumière blanche.
3. En lumière verte, le maillot ne reçoit que du vert, qu’il absorbe. Il ne diffuse aucune radiation : il apparaît noir.
Conclusion : la couleur perçue d’un objet dépend à la fois de l’objet (ce qu’il est capable de diffuser) et de la lumière qui l’éclaire. Parler de la couleur d’un objet sans préciser l’éclairage n’a pas de sens physique !
Exercice 3 — Filtres colorés et synthèse soustractive
On place des filtres colorés sur le trajet d’un faisceau de lumière blanche.
- Quelles radiations un filtre jaune transmet-il ? Lesquelles absorbe-t-il ?
- Même question pour un filtre cyan.
- On superpose le filtre jaune et le filtre cyan. Quelle est la couleur de la lumière transmise ? Justifier.
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C’est une situation de synthèse soustractive : chaque filtre retire une partie des radiations de la lumière blanche.
1. Le jaune est le « blanc moins le bleu » : un filtre jaune absorbe le bleu et transmet le rouge et le vert (dont la superposition est perçue jaune).
2. Le cyan est le « blanc moins le rouge » : un filtre cyan absorbe le rouge et transmet le vert et le bleu.
3. Suivons la lumière blanche (rouge + vert + bleu) :
- après le filtre jaune, il reste rouge + vert (le bleu est absorbé) ;
- après le filtre cyan, le rouge est absorbé à son tour : il ne reste que le vert.
La lumière transmise est donc verte : c’est la seule radiation que les deux filtres laissent passer tous les deux.
Exercice 4 — Des écrans à la scène de théâtre (type contrôle ⭐)
- Un écran de smartphone affiche du jaune. Sachant que chaque pixel est constitué de trois sous-pixels rouge, vert et bleu, indiquer lesquels sont allumés. De quel type de synthèse s’agit-il ?
- Comment l’écran produit-il du blanc ? Du noir ?
- Au théâtre, une comédienne porte un costume jaune (éclairé en lumière blanche). Le technicien remplace l’éclairage blanc par une lumière rouge, puis par une lumière bleue. Déterminer la couleur du costume dans chaque cas.
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1. Pour afficher du jaune, le pixel allume ses sous-pixels rouge et vert (le bleu reste éteint) : vus de loin, ils se superposent et l’œil perçoit du jaune. C’est de la synthèse additive — le même principe que les projecteurs de l’exercice 1, en miniature.
2.
- Blanc : les trois sous-pixels rouge, vert et bleu sont allumés à pleine intensité.
- Noir : les trois sous-pixels sont éteints — l’écran n’émet aucune lumière à cet endroit.
3. Un costume jaune éclairé en blanc diffuse le rouge et le vert et absorbe le bleu (jaune = rouge + vert).
- En lumière rouge : il reçoit du rouge, qu’il sait diffuser → il apparaît rouge.
- En lumière bleue : il ne reçoit que du bleu, qu’il absorbe → il ne diffuse rien et apparaît noir.
La méthode à retenir : 1) décomposer la couleur de l’objet en primaires diffusées ; 2) regarder ce que contient la lumière incidente ; 3) la couleur perçue est ce qui est à la fois reçu et diffusé.
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- La couleur des objets (1re)