La couleur - Synthèses
1 - Lumière blanche - Spectres
Les physiciens disent que la lumière du jour, comme celle de la plupart de nos lampes d'éclairage est de la lumière blanche. De fait, ces lumières sont des mélanges de lumières colorées.
Lorsque l'on décompose une lumière, on peut voir les lumières colorées qui la compose.
Exemple : arc en ciel : la lumière blanche du soleil est décomposée (dans une direction précise) par les myriades de gouttes de pluie.
Vous pouvez "fabriquer" votre arc en ciel en arrosant le jardin avec le soleil dans le dos, ou même dans la cuisine avec un simple pulvérisateur et une lampe derrière vous.
Il existe bien d'autres manières de décomposer la lumière :
Irisations :
Fine couche d'huile ou d'essence sur une flaque d'eau, bulles de savon
Effet de prisme :
Un morceau de matière transparente aux bords non parallèles décompose la lumière :
bords biseautés d'un miroir, verre taillé, diamant.
Lentille de Fresnel (optique de phare maritime)
Avec un prisme équilatéral, on peut obtenir une large décomposition de la lumière.
La lumière rouge est la moins déviée, la lumière violette est la plus déviée.
Effet de réseau :
Un objet muni de stries parallèles et très rapprochées décompose la lumière. C'est cet effet qui permet de voir des couleurs sur un CD.
Réseau : alternance de bandes noires et de bandes transparentes
Plus le réseau est serré, plus l'effet de décomposition de la lumière est important.
Avec un réseau très peu serré :
Recopiez le dessin ci-dessous et imprimez-le sur transparent (échelle 1). Malgré le très faible nombre de stries par mm, vous pourrez voir un début de décomposition en mettant ce réseau contre votre œil et en regardant une petite lampe située à plusieurs mètres.
On constate un effet du même type, mais suivant deux directions perpendiculaires en regardant une lampe au loin (lampe d'éclairage public par exemple) au travers d'un morceau de voile tergal.
En tournant le réseau ou le voile, vous verrez l'axe de décomposition tourner, ce qui prouve que cet effet est bien du au réseau.
Nota : en superposant deux morceaux du réseau ci-dessus et en tournant légèrement l'un des deux, vous observerez des figures de moire.
Avec des réseaux beaucoup plus serrés (entre 100 et 1000 traits par mm) on obtient des décompositions plus larges de la lumière :
Réseau 140 traits par mm Réseau 530 traits par mm
Certaines lampes (lampes à incandescence, c'est à dire avec un filament chauffé par le courant électrique) donnent un spectre continu, du violet au rouge.
D'autres lampes, sans filament (lampes à décharge), diodes electroluminescentes (DEL) ne produisent que certaines lumières colorées. On parlera alors de spectre discontinu. Le spectre obtenu dépend du gaz utilisé dans la lampe ou du matériau émetteur de la DEL.
Dans certains cas, l'étude du spectre permet de connaître -à distance- la nature chimique du gaz qui produit la lumière étudiée. Cette technique d'analyse, appelée spectroscopie est très utilisée aujourd'hui en laboratoire. Une technique dérivée permet aux astronomes de connaître la nature chimique de nuages interstellaires ou des couches superficielles d'étoiles situées à d'énormes distances de la Terre.