Fiche de révision : Images, lentilles et couleurs

📋 Plan du Cours

1. Lentilles minces convergentes
2. Images et relations optiques
3. Photodétecteurs de l’œil
4. Synthèse additive des couleurs
5. Filtres et écrans colorés
6. Synthèse soustractive et objets

📖 1. Lentilles minces convergentes

🔑 Notions clés & Définitions

• Lentille mince : Milieu transparent limité par deux surfaces dont l’une au moins est sphérique, et dont l’épaisseur est négligeable devant les rayons de courbure de ses faces.
• Centre optique : Le centre optique O se trouve sur l’axe optique, au centre de la lentille, et un rayon lumineux qui le traverse n’est pas dévié.

★ À maîtriser

• Un rayon incident parallèle à l’axe optique émerge en passant par le foyer image F’, tandis qu’un rayon incident passant par le foyer objet F émerge parallèlement à l’axe optique.

📐 Formule — La distance focale image vérifie $f' = \overline{OF'}$ et s’exprime en mètre.

Compléments

• Les foyers objet F et image F’ sont symétriques par rapport au centre optique O de la lentille convergente.

📌 L’axe optique est orienté dans le sens de propagation de la lumière, si bien que les distances algébriques sont positives vers la droite et négatives dans le sens inverse.

💡 Astuce mémo

Imaginez une lentille avec O au centre et F, F’ comme deux foyers symétriques.

📖 2. Images et relations optiques

📝 Points essentiels

📐 Formule — La relation de conjugaison d’une lentille convergente est $\frac{1}{\overline{OA'}}-\frac{1}{\overline{OA}}=\frac{1}{\overline{OF'}}$, avec toutes les grandeurs algébriques exprimées en mètre.

📐 Formule — Le grandissement est donné par $\gamma=\frac{\overline{A'B'}}{\overline{AB}}=\frac{\overline{OA'}}{\overline{OA}}$ et n’a pas d’unité.

📌 Si γ est positif, l’image est droite comme l’objet ; si γ est négatif, l’image est renversée ; si |γ| est supérieur à 1, l’image est plus grande ; si |γ| est inférieur à 1, elle est plus petite.

💡 Astuce mémo

γ positif : image droite ; γ négatif : image renversée.

📖 3. Photodétecteurs de l’œil

🔑 Notions clés & Définitions

• Rétine : Tapissée de cellules photosensibles qui transforment l’information lumineuse en signal électrique, ensuite transmis au cerveau par le nerf optique.
• Daltonisme : Anomalie de perception des couleurs liée à l’absence ou au dysfonctionnement d’un ou de plusieurs types de cônes.

📝 Points essentiels

📌 Les bâtonnets réagissent aux faibles luminosités mais sont insensibles aux couleurs, tandis que les cônes sont sensibles aux fortes luminosités et permettent la vision des couleurs.

• Il existe trois types de cônes, sensibles respectivement aux lumières bleue, verte et rouge, ce qui permet une vision trichromatique.

💡 Astuce mémo

Bâtonnets pour la nuit, cônes pour les couleurs.

📖 4. Synthèse additive des couleurs

🔑 Notions clés & Définitions

• Synthèse additive : Résulte de la superposition de lumières colorées.

★ À maîtriser

• Les couleurs primaires de la synthèse additive sont le rouge, le vert et le bleu.

📌 Deux couleurs sont complémentaires si leur synthèse additive produit du blanc.

Compléments

• Le cyan, obtenu par addition du vert et du bleu, est complémentaire du rouge, tandis que le magenta, obtenu par addition du rouge et du bleu, est complémentaire du vert.

💡 Astuce mémo

RVB : rouge, vert, bleu, les trois lumières primaires.

📖 5. Filtres et écrans colorés

📝 Points essentiels

📌 Un filtre coloré transmet une ou plusieurs couleurs et absorbe les autres ; la couleur perçue est celle qui est transmise jusqu’à l’œil.

• Un filtre vert transmet le vert et absorbe le rouge et le bleu ; un filtre jaune transmet le rouge et le vert et absorbe le bleu ; un filtre cyan transmet le vert et le bleu et absorbe le rouge ; un filtre magenta transmet le rouge et le bleu et absorbe le vert.

• Chaque pixel d’un écran est composé de trois luminophores rouge, vert et bleu qui s’allument plus ou moins ; trop petits et trop proches pour être distingués, ils sont synthétisés par le cerveau en une couleur perçue.

💡 Astuce mémo

Un filtre absorbe certaines lumières → il ne transmet que sa couleur perçue.

📖 6. Synthèse soustractive et objets

🔑 Notions clés & Définitions

• Synthèse soustractive : Liée à l’absorption de lumières colorées ; ses couleurs primaires sont le jaune, le cyan et le magenta.

★ À maîtriser

• Deux couleurs sont complémentaires en synthèse soustractive si leur combinaison donne du noir.

• Un objet éclairé peut diffuser la lumière dans toutes les directions, l’absorber ou la transmettre s’il est transparent et que la lumière peut le traverser.

• Un objet blanc diffuse toutes les radiations qu’il reçoit, un objet noir les absorbe toutes, et un objet coloré en diffuse une partie tout en absorbant l’autre.

• La couleur perçue d’un objet dépend de la nature de la lumière incidente, de l’absorption et de la diffusion par l’objet, ainsi que de la synthèse des lumières reçues par l’œil et de la qualité de ses cônes.

Compléments

• La superposition d’une lumière cyan et d’une lumière jaune transmet uniquement la lumière verte, car le cyan absorbe le rouge et le jaune absorbe le bleu.

• L’imprimerie, la peinture et la photographie utilisent la synthèse soustractive, car les pigments ou les encres retirent des lumières colorées à la lumière blanche diffusée par le support.

• La quadrichromie ajoute parfois une cartouche d’encre noire aux cartouches cyan, magenta et jaune afin d’obtenir une reproduction plus fidèle.

💡 Astuce mémo

Additive : superposition de lumières vers le blanc ; soustractive : absorption vers le noir.

📊 Tableaux de synthèse

Synthèses additive et soustractive