Lumière et couleur

 

 

I. Source de lumière

1. Définition

Une source de lumière est un objet qui produit la lumière qu’il émet.

 

2. Source monochromatique

Définition: Une source de lumière est monochromatique si le spectre de la lumière qu’elle émet ne présente qu’une seule raie.

Une source de lumière monochromatique est caractérisée par une seule fréquence, donc une seule longueur d’onde dans le vide.

Spectre d’une lumière monochromatique

 

3. Source polychromatique

Définition: Une source de lumière est polychromatique si le spectre de la lumière qu’elle émet présente plusieurs raies.

Une source de lumière polychromatique est caractérisée par plusieurs fréquences, donc plusieurs longueurs d’onde dans le vide.

Spectre de la lumière émise par une lampe à vapeur de sodium

 

Spectre de la lumière émise par une lampe à vapeur de mercure

 

4. Exemples de sources lumineuses

Le Soleil: source de lumière polychromatique

Le Soleil est une source lumineuse d’origine naturelle. Le spectre de la lumière solaire est continu.

La lumière blanche du Soleil est une lumière polychromatique (spectre continu)

 

Autres exemples de sources lumineuses:

    Les étoiles

    Les lampes à incandescence

    Les lampes à vapeur

    Les lasers

Utilisation d’un laser

    Les tubes fluorescents

    Les diodes électroluminescentes

 

II. Couleur des corps chauffés

1. Ondes lumineuses

Définition: Une onde lumineuse est une vibration de nature électromagnétique. Elle est caractérisée par sa fréquence notée ν MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiabe27aUbaa@39EA@ .

Remarque: Période et fréquence sont liés par la relation

ν= 1 T  avec { ν : fréquence de l'onde (Hz) T: période de l'onde (s) MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=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@7117@

 

Définition: On appelle longueur d’onde (notée λ MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiabeU7aSbaa@39E6@  ) la distance parcourue par l’onde pendant une période.

λ=c×T⇔λ= c ν MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaamaaL4babaGaeq4UdWMaeyypa0Jaam4yaiabgEna0kaadsfacqGHuhY2cqaH7oaBcqGH9aqpdaWcaaqaaiaadogaaeaacqaH9oGBaaaaaaaa@46D1@  avec c: célérité de la  lumière dans le vide. c=3,0× 10 8 m. s −1 MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiaadogacqGH9aqpcaaIZaGaaiilaiaaicdacqGHxdaTcaaIXaGaaGimamaaCaaaleqabaGaaGioaaaakiaad2gacaGGUaGaam4CamaaCaaaleqabaGaeyOeI0IaaGymaaaaaaa@453D@

Définition: On appelle lumière le domaine des ondes électromagnétiques visible par l’œil humain.

L’œil humain peut percevoir uniquement les ondes électromagnétiques lumineuses.

 

2. Couleur des corps chauffés

Un corps dense émet un rayonnement électromagnétique appelé rayonnement thermique qui dépend de la température, et dont le spectre est continu.

La couleur du corps passe du rouge sombre au blanc si la température augmente.

3. Loi de Wien

Le spectre continu du rayonnement thermique émis par un corps à la température T a une intensité maximale pour une longueur d’onde λ max MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiabeU7aSnaaBaaaleaaciGGTbGaaiyyaiaacIhaaeqaaaaa@3CE6@  donnée par la relation:

λ max = 2,90× 10 −3 T MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaamaaL4babaGaeq4UdW2aaSbaaSqaaiGac2gacaGGHbGaaiiEaaqabaGccqGH9aqpdaWcaaqaaiaaikdacaGGSaGaaGyoaiaaicdacqGHxdaTcaaIXaGaaGimamaaCaaaleqabaGaeyOeI0IaaG4maaaaaOqaaiaadsfaaaaaaaaa@477C@  avec { λ max : longueur d'onde (m) T: température (K) MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaamaaceaaeaqabeaacaqG7oWaaSbaaSqaaiaab2gacaqGHbGaaeiEaaqabaGccaqG6aGaaeiiaiaabYgacaqGVbGaaeOBaiaabEgacaqG1bGaaeyzaiaabwhacaqGYbGaaeiiaiaabsgacaqGNaGaae4Baiaab6gacaqGKbGaaeyzaiaabccacaqGOaGaaeyBaiaabMcaaeaacaqGubGaaeOoaiaabccacaqG0bGaaeyzaiaab2gacaqGWbGaaey6aiaabkhacaqGHbGaaeiDaiaabwhacaqGYbGaaeyzaiaabccacaqGOaGaae4saiaabMcaaaGaay5Eaaaaaa@5F24@

Rappel: T=273+θ MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiaadsfacqGH9aqpcaaIYaGaaG4naiaaiodacqGHRaWkcqaH4oqCaaa@3EE3@  avec θ MathType@MTEF@5@5@+=feaafiart1ev1aqatCvAUfeBSjuyZL2yd9gzLbvyNv2CaerbwvMCKfMBHbqedmvETj2BSbqefm0B1jxALjhiov2DaerbuLwBLnhiov2DGi1BTfMBaebbnrfifHhDYfgasaacH8WjY=vipgYlh9vqqj=hEeeu0xXdbba9frFj0=OqFfea0dXdd9vqaq=JfrVkFHe9pgea0dXdar=Jb9hs0dXdbPYxe9vr0=vr0=vqpWqaaeaabaGaaiaacaqabeaadaabauaaaOqaaiabeI7aXbaa@39E8@ : température en °C.