Le spectre visible est la portion du spectre électromagnétique que l’oeil humain peut percevoir, correspondant aux longueurs d’onde comprises entre environ 380 nm (violet) et 780 nm (rouge). La lumière blanche contient toutes ces longueurs d’onde mélangées.
Observer expérimentalement le spectre visible
Avec l’application FizziQ, le colorimètre permet d’analyser les composantes colorées de la lumière.
Étapes :
- Ouvrir FizziQ et sélectionner l’instrument “Colorimètre”
- Analyser différentes sources lumineuses (soleil, lampe, écran)
- Observer les composantes R, V, B de chaque lumière
- Utiliser un prisme ou un réseau devant la caméra pour disperser la lumière
- Identifier les raies spectrales d’une lampe à vapeur
Activités scientifiques sur ce thème
L’analyse du spectre lumineux permet d’aborder la dispersion, la synthèse des couleurs et les raies caractéristiques des sources.
Prolongements possibles avec FizziQ : comparaison LED, incandescence, fluorescence et étude des raies d’absorption et d’émission.
En savoir plus
Les couleurs du spectre :
| Couleur | Longueur d’onde (nm) | Fréquence (THz) |
|---|---|---|
| Violet | 380-450 | 670-790 |
| Bleu | 450-495 | 605-670 |
| Vert | 495-570 | 525-605 |
| Jaune | 570-590 | 510-525 |
| Orange | 590-620 | 485-510 |
| Rouge | 620-780 | 385-485 |
Au-delà du visible :
- Ultraviolet (λ < 380 nm) : bronzage, désinfection, vision des abeilles
- Infrarouge (λ > 780 nm) : chaleur, télécommandes, vision nocturne
Perception des couleurs :
L’oeil possède trois types de cônes sensibles au bleu (420 nm), vert (530 nm) et rouge (560 nm). Toutes les couleurs perçues résultent de la combinaison des signaux de ces trois types de récepteurs.
Formule
Relation entre longueur d’onde et fréquence :
c = λ × f
où :
- c : vitesse de la lumière (3 × 10⁸ m/s)
- λ : longueur d’onde (m)
- f : fréquence (Hz)
Énergie d’un photon : E = h × f = h × c / λ
où h = 6,63 × 10⁻³⁴ J·s (constante de Planck)
Exemples d’application
- Un arc-en-ciel disperse la lumière blanche en ses composantes spectrales
- Les écrans utilisent uniquement R, V, B pour recréer toutes les couleurs
- Les LED blanches combinent plusieurs couleurs ou utilisent des luminophores
- Les lasers émettent une seule longueur d’onde (lumière monochromatique)
FAQ
Q : Pourquoi le ciel est-il bleu ? R : La diffusion Rayleigh disperse davantage les courtes longueurs d’onde (bleu) que les longues (rouge). Le bleu est diffusé dans toutes les directions, colorant le ciel.
Q : Le colorimètre de FizziQ mesure-t-il les longueurs d’onde ? R : Non, il mesure les composantes R, V, B reçues par le capteur de la caméra. Pour mesurer les longueurs d’onde, il faudrait un spectromètre.
Q : Pourquoi ne voit-on pas l’infrarouge ? R : Nos cônes ne sont pas sensibles à ces longueurs d’onde. Certains animaux (serpents) ou appareils (caméras thermiques) peuvent les détecter.
Q : Combien de couleurs peut-on distinguer ? R : L’oeil humain peut distinguer environ 10 millions de nuances de couleurs différentes.
Concepts liés
Lumière - Longueur d’onde - Fréquence - Synthèse additive - Dispersion - Colorimètre - Spectroscopie