Couleurs d'automne
Pourquoi les feuilles d'arbres changent de couleur en automne
Chaque automne, les feuilles des arbres changent progressivement de couleur et passent du vert au jaune, à l’orange ou au rouge. Ce phénomène naturel transforme les paysages mais résulte de transformations invisibles à l’œil nu à l’intérieur des feuilles. Pendant le printemps et l’été, les feuilles apparaissent vertes grâce à la présence d’un pigment appelé chlorophylle, indispensable à la photosynthèse. Lorsque les jours raccourcissent et que la température diminue, l’arbre cesse progressivement de produire ce pigment. D’autres pigments, présents dans la feuille mais cachés pendant l’été, deviennent alors visibles. Ces changements peuvent être étudiés scientifiquement grâce à l’analyse des couleurs. Dans cette activité, l’élève utilise le colorimètre d’un smartphone pour mesurer la composition des couleurs des feuilles. Cette approche permet d’identifier les pigments responsables des couleurs automnales. Elle permet également de relier un phénomène naturel observable à des mesures scientifiques quantitatives.
Résumé :
L'élève utilise le colorimètre de FizziQ pour analyser la composition colorimétrique de feuilles d'un même arbre à différents stades de coloration automnale. Activité adaptée au collège (Cycle 4).
Niveau :
Auteur :
Durée :
Cycle 4
FizziQ
50 minutes
Objectif pédagogique :
- Mesurer la couleur d’objets naturels à l’aide d’un colorimètre.
- Identifier les variations de pigments dans une feuille.
- Comprendre le rôle de la chlorophylle dans la couleur des feuilles.
- Interpréter des données colorimétriques sous forme de tableau.
- Expliquer le changement de couleur des feuilles à partir d’observations expérimentales.
Concepts scientifiques :
- Pigments végétaux
- Chlorophylle
- Caroténoïdes
- Anthocyanes
- Colorimétrie
- Lumière et couleurs
- Réflexion de la lumière
- Cycle saisonnier des plantes
Capteurs :
- Caméra (utilisée comme colorimètre)
Matériel :
Smartphone avec l'application FizziQ; Feuilles d'un même arbre à différents stades de coloration (vertes jaunes rouges marron); Support blanc pour poser les feuilles; Cahier d'expérience FizziQ
Protocole expérimental :
1. Nous utilisons le colorimètre pour mieux comprendre les transformations qui s'opèrent dans une feuille d'arbre à l'approche de l'hiver et pourquoi elles changent de couleur
2. Choisis plusieurs feuilles d'un même arbre et de couleurs différentes (vert, jaune, rouge ou marron)
3. En utilisant la mesure Couleur du Colorimètre, observe les caractéristiques des couleurs des feuilles et enregistre les dans ton cahier d'expériences//Le Colorimètre te permet de connaître la proportion des différentes couleurs primaires (rouge, vert, bleu) qui composent la couleur observée
4. Compare les différentes valeurs obtenues pour la couleur verte, que constates-tu ?
5. C'est la chlorophylle qui donne la couleur verte aux feuilles. Elle est nécessaire à la photosynthèse. Comment évolue la teneur en chlorophylle dans la feuille ?
6. A présent, compare les différentes valeurs obtenues pour la couleur rouge, que constates-tu ?
7. Les caroténoïdes donnent les couleurs jaunes, orangées et brunes aux feuilles et sont présents dans les cellules durant la saison de croissance
8. En utilisant ces informations, comment peux-tu expliquer que les feuilles d'arbre changent de teinte en automne ?
Résultats attendus
Les feuilles vertes présentent une proportion élevée de composante verte dans les mesures colorimétriques. Les feuilles jaunes ou orangées montrent une diminution progressive de la composante verte. Les feuilles rouges ou brunes présentent une augmentation relative des composantes rouge et jaune. Le tableau de mesures met en évidence une transition progressive entre les différentes couleurs. Des variations peuvent apparaître selon l’éclairage ou l’état des feuilles. Les résultats confirment que la disparition de la chlorophylle révèle d’autres pigments déjà présents dans la feuille.
Questions scientifiques :
- Pourquoi les feuilles sont-elles vertes pendant l’été ?
- Pourquoi la chlorophylle disparaît-elle en automne ?
- Pourquoi observe-t-on des couleurs différentes selon les arbres ?
- Comment la lumière influence-t-elle la couleur observée ?
- Pourquoi faut-il utiliser un fond blanc pour réaliser les mesures ?
- Comment la température influence-t-elle la dégradation des pigments ?
Analyse scientifique
Le colorimètre de FizziQ utilise la caméra du smartphone équipée d'un filtre de Bayer pour décomposer la lumière réfléchie par un objet en ses composantes rouge, verte et bleue (RVB). Cette technologie permet d'analyser quantitativement les changements de couleur des feuilles. En été, les feuilles apparaissent vertes car elles contiennent une forte concentration de chlorophylle, un pigment qui absorbe principalement les longueurs d'onde rouges et bleues et réfléchit le vert. Avec l'arrivée de l'automne, la diminution de la durée du jour et la baisse des températures déclenchent des processus biochimiques: l'arbre cesse de produire de la chlorophylle et commence à la dégrader pour récupérer les nutriments avant la chute des feuilles. Au fur et à mesure que la chlorophylle disparaît (visible dans la diminution de la composante verte), les caroténoïdes et anthocyanes, présents toute l'année mais masqués par la chlorophylle, deviennent visibles (augmentation des composantes rouge et jaune). Les caroténoïdes (jaune-orange) sont des pigments accessoires qui participent à la photosynthèse, tandis que les anthocyanes (rouge-pourpre) sont synthétisées à l'automne et jouent un rôle protecteur contre les rayons UV. La variation des proportions de ces pigments explique la diversité des couleurs automnales.
Variantes possibles
- Comparer des feuilles provenant de différentes espèces d’arbres.
- Étudier l’évolution de la couleur d’une même feuille sur plusieurs jours.
- Comparer les mesures réalisées sous différents éclairages.
- Réaliser des mesures sur des feuilles encore attachées à l’arbre.
- Étudier la couleur d’autres objets naturels comme des fleurs ou des fruits.
Activités et ressources associées
- Sécurité et visibilité : Expérience sur la diffusion de la lumière
- Synthèse additive RGB : Étudier le mélange des couleurs primaires en utilisant l'écran d'un smartphone comme source et la caméra d'un second comme détecteur.
- Loi de Beer-Lambert : Découvrir la loi d'absorption exponentielle de la lumière en mesurant la transmission à travers un nombre croissant de feuilles translucides.
- Eclairement et distance à la source : Étude expérimentale de la loi du carré inverse entre éclairement lumineux et distance à une source
FAQ
Q: Qu'est-ce que le pigments végétaux ?
R: Le colorimètre de FizziQ utilise la caméra du smartphone équipée d'un filtre de Bayer pour décomposer la lumière réfléchie par un objet en ses composantes rouge, verte et bleue (RVB).
Q: Comment fonctionne le colorimètre de FizziQ ?
R: FizziQ utilise la caméra du smartphone pour analyser la couleur d'un objet et fournit les composantes RGB, TSL et la longueur d'onde dominante. Cela permet d'étudier la synthèse des couleurs et les propriétés de la lumière.
Q: Cette activité est-elle adaptée au collège ?
R: Oui, cette activité est conçue pour le Cycle 4. Elle utilise FizziQ sur smartphone, rendant l'expérimentation accessible et motivante. Le protocole guidé étape par étape facilite l'autonomie des élèves.