Comment fonctionne le colorimètre ?

Le colorimètre de FizziQ permet d’analyser en temps réel les caractéristiques de couleur des objets observés avec l’appareil photo d’un smartphone. Il permet notamment de calculer les intensités lumineuses dans les trois couleurs primaires rouge, vert et bleu. Ces mesures objectives permettent de conduire un grand type d’expériences passionnantes pour les élèves sur la composition des objets et solutions, le fonctionnement de l’oeil, la composition de la lumière, ou les battements du coeur.


Comment fonctionne un colorimètre ?


Les capteurs photographiques de nos portables sont constitués d’une matrice de photodiodes microscopiques. Ces diodes, qui transforment un rayonnement en signal électrique, sont sensibles à une grande plage de longueurs d’ondes. Pour séparer les couleurs on place sur le capteur photographique une mosaïque de filtres colorés. Le filtre le plus fréquemment sépare les couleurs rouge vert et bleu et s’appelle un filtre de Bayer.


(Auteur: Gilles Boisclair , Interscript inc. )


La couleur est ensuite codée dans les programmes comme une combinaison de certaines quantités de rouge, vert ou bleu qui sont les intensités lumineuses perçues par les capteurs de lumière qui se trouvent derrière chaque microscopique filtre de couleur. On utilise en général une une échelle pour chaque nombre allant de 0 (minimum) à 255 (maximum). Ainsi la couleur rouge sera représentée par la matrice (255, 0,0), et du jaune (255,255,0).


Comparaison avec l'oeil humain


La manière dont sont perçues les couleurs dans un smartphone est donc très proche de la façon dont l’œil humain perçoit la couleur. L’oeil humain posé de un avantage supplémentaire avec des cellules particulières, les bâtonnets en pointillés noirs qui sont spécialement adaptés aux faibles luminosités.


Quelles mesures peut-on faire avec le colorimètre de FizziQ ?


Le colorimètre analyse en temps réel les données provenant du capteur photographique pour créer des informations pertinentes pour l’utilisateur. Le « spectre » de couleurs donne des informations sur les proportions relatives des intensités perçues à travers les filtres rouge, vert et bleu. Ces mesures permettent de nommer les couleurs, une information que l’in retrouve dans la mesure « Couleur ». Le mesure d’ « intensité » permet d’étudier l’intensité lumineuse pour un filtre particulier, rouge, vert et bleu. Par exemple si l’on veut enregistrer la composition en chlorophylle verte de plusieurs feuilles dans un tableau. Enfin l’ « absorbance » mesure le logarithme de l’intensité mesurée par rapport à une valeur de référence.


Toutes ces mesures permettent de faire des analyses de qualité sur les couleurs grâce à l’appareil photo de son portable.


En quoi le colorimètre est-il différent d’un spectromètre ?


Un colorimètre mesure la lumière réfléchie par un objet, et cette mesure dépend donc de la qualité de la lumière incidente, et de la qualité du capteur photographique et des filtres. Le spectromètre fonctionne de façon différente. Un spectromètre contient un petit dispositif appelé monochromateur, qui permet de générer des lumières de longueur d’ondes particulières qui éclaireront l’échantillon. C’est l’intensité réfléchie par l’objet éclairé par la lumière incidente monochromatique qui est mesurée. Un spectromètre permet donc des mesures de meilleures qualité qu’un colorimètre car il ne dépend pas de la qualité des filtres et de la lumière incidente, mais également car il permet d’analyser toutes les longueurs d’ondes et non pas uniquement les sensibilités centrées autour de trois longues d’ondes particulières.


A quoi sert un colorimètre en classe ?


Le colorimètre est un outil extrêmement utile pour l’enseignement en classe, peu cher et facilement utilisable sur le en classe, terrain ou à la maison. Les informations qu’il produit sont suffisamment précises pour permettre des expériences de qualité sur des sujets très variés.


Par exemple :

1. Analyse des couleurs des feuilles

2. Mesure de la fréquence cardiaque

3. Confirmation de la loi de Beer-Lambert

4. Déficiences de la vision

5. Décomposition et recomposition des couleurs


En complément du colorimètre, vous retrouverez dans les Outils de l’application FizziQ un synthétiseur de couleur qui permet de conduire des expériences sur l’addition des couleurs. Il peut également être utilisé comme source coloré dans de nom creuses expériences.

En conclusion


Le colorimètre ouvre des voies pédagogiques nouvelles pour tous les niveaux et nous espérons que vous serez tout aussi intéressés à utiliser cet outil avec vos élèves que nous avons été passionnés à le développer.

Pour en savoir plus :

https://askabiologist.asu.edu/batonnets-et-cones

http://pascalhenry.e-monsite.com/pages/matrice-de-bayer/




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