Images et couleurs

A

Conventions

• Dans le modèle des lentilles minces, on note : $\overline{\text{OA}}$ la position de l’objet par rapport à la lentille et $\overline{\text{OA’}}$ la position de l’image par rapport à la lentille.
  


• Ce sont des valeurs algébriques, dont la valeur numérique peut être positive ou négative selon l’orientation de l’axe.
  
  


• L'axe optique de la lentille est orienté de gauche à droite.


• Selon le schéma ci-dessus : $\overline{\text{OA}}<0$ m, $\overline{\text{AO}}>0$ m et $\overline{\text{OA’}}>0$ m.


• L’axe vertical est orienté par convention vers le haut pour l’étude des mesures algébriques de l’objet $\overline{\text{AB}}$ et de son image $\overline{\text{A’B’}}.$


• Ces grandeurs algébriques s’expriment en mètre.

B

Relations de conjugaison et de grandissement

• Ces relations permettent de déterminer mathématiquement la position et la taille de l’image d’un objet par une lentille mince convergente.


• La relation de conjugaison pour déterminer la position de l’image $\text{A’}$ en connaissant la position de l’objet $\text{A}$ et la distance focale $f^{\prime }=\overline{{\text{OF}}^{\prime }}$ de la lentille :
  $\frac{1}{\overline{\text{OA’}}}-\frac{1}{\overline{\text{OA}}}=\frac{1}{\overline{\text{OF}}}=\frac{1}{f^{\prime }}$


• La relation de grandissement permet de déterminer la taille et le sens de l’image à partir de la taille et du sens de l’objet :
$\gamma =\frac{\overline{{\mathrm{A}}^{\prime }{\mathrm{B}}^{\prime }}}{\overline{\mathrm{A}\mathrm{B}}}=\frac{\overline{\mathrm{O}{\mathrm{A}}^{\prime }}}{\overline{\mathrm{O}\mathrm{A}}}$

C

Caractéristiques de l’image

• Une image réelle est une image observable sur un écran, située dans l’espace image, c’est-à-dire à droite de la lentille sur un schéma normalisé.
  


• Une image virtuelle est une image qui ne peut être observée qu’à travers le système optique. L’image se situe alors dans l’espace objet, c’est-à-dire à gauche de la lentille sur un schéma normalisé.
  
  
• Le grandissement apporte des informations sur l’image formée :
  
  
  $\gamma >0$	$\gamma <0$	$\mid \gamma \mid >1$	$\mid \gamma \mid <1$
  Image droite (dans le send de l'objet)	Image renversée	Image plus grande que l'objet	Image plus petite que l'objet

Les cônes sont les récepteurs de l'oeil humain qui permettent de percevoir les couleurs. Il en existe trois types, chacun sensible à une longueur d'onde de lumière spécifique.



A

Synthèse additive

La synthèse additive est un procédé de superposition de trois lumières colorées permettant d’obtenir une infinité d’autres.

❯ Lorsque des faisceaux de lumière sont superposés, on obtient d’autres couleurs par synthèse additive.

❯ Avec cette méthode, l'usage des seules couleurs primaires (bleu, rouge et vert) permet de générer l’ensemble des couleurs.

❯ Les résultats d'une synthèse additive entre ces couleurs font apparaître les couleurs secondaires (cyan, jaune et magenta).






B

Synthèse soustractive

La synthèse soustractive est un procédé de superposition de pigments colorés pour obtenir des couleurs.

❯ La synthèse soustractive peut s'appuyer sur des filtres colorés pour absorber la lumière. Trois filtres colorés permettent d’absorber toutes les autres couleurs, ce sont les couleurs primaires de la synthèse soustractive : le cyan, le jaune et le magenta.

❯ Les résultats de la synthèse soustractive fait apparaître les couleurs secondaires (bleu, vert et rouge).

❯ La synthèse soustractive est utilisé pour l'élaboration des peintures, des encres, etc.

A

Interaction entre la lumière et l’objet

Les objets ne réagissent pas de la même façon face à une lumière incidente, ils peuvent :

❯ la transmettre : l’objet est traversé par cette lumière ;

❯ l’absorber : l’objet absorbe la lumière ;

❯ la diffuser : l’objet renvoie la lumière dans toutes les directions.

Souvent, les trois phénomènes se produisent simultanément : une partie de la lumière peut être absorbée par l’objet et une autre partie transmise.


Un objet coloré absorbe la couleur complémentaire de sa couleur émise.

B

Perception des couleurs par un être humain

• L’œil reçoit des objets la lumière diffusée ou la lumière transmise, composée des trois couleurs primaires de la lumière : bleu, vert et rouge.


• Dans l’œil, deux types de cellules permettent de discerner des objets :
      - les cônes qui détectent les couleurs. Il en existe trois types, chacun d'eux est sensible à une des trois couleurs pirmaires de la lumière ;
    - les bâtonnets qui sont sensibles à l’intensité lumineuse.


• L’œil humain est sensible à trois couleurs : c’est la vision trichromatique. Par leur synthèse additive, l’œil peut voir toutes les autres couleurs.

C

Couleur réelle d’un objet

• La couleur d’un objet dépend de deux paramètres : la couleur de la lumière incidente et la vision de l’observateur.


• La couleur perçue d’un objet est réelle lorsqu’il est éclairé par une lumière blanche et vu par une personne dont l’œil est sensible aux trois couleurs primaires.

❯ Les relations de conjugaison et de grandissement ne sont valables que dans un milieu homogène : si une lentille mince sépare deux milieux différents (l’eau et l’air par exemple), ces relations ne sont plus vérifiées.

❯ Pour des lentilles épaisses, la relation de conjugaison est plus complexe.

❯ Les distances focales des lentilles minces dépendent de la longueur d’onde de la lumière qui les traverse et cette considération, non prise en compte ici, est à l’origine de la perte de qualité de certaines images formées, on parle d’aberrations chromatiques.