Le cours
1. La lumière blanche et les couleurs
La lumière blanche (celle du Soleil) n'est pas une couleur unique : elle est composée de toutes les couleurs. Un prisme la décompose en un spectre coloré, comme dans un arc-en-ciel.
C'est ce mélange de couleurs qui forme la lumière blanche.
Un prisme décompose la lumière blanche en un spectre : rouge, orange, jaune, vert, bleu, violet.
2. La couleur des objets
Un objet apparaît coloré parce qu'il renvoie certaines couleurs de la lumière et absorbe les autres. Un objet rouge renvoie le rouge et absorbe le reste. Un objet noir absorbe presque toute la lumière ; un objet blanc renvoie toutes les couleurs.
La couleur perçue dépend de la lumière reçue et de l'objet.
Une tomate paraît rouge car elle renvoie la lumière rouge et absorbe les autres couleurs.
3. La vitesse de la lumière
La lumière se déplace extrêmement vite : environ 300 000 kilomètres par seconde dans le vide. C'est la plus grande vitesse connue. Rien ne peut aller plus vite que la lumière.
Malgré cela, les distances de l'Univers sont si grandes que la lumière met du temps à les parcourir.
La lumière parcourt environ 300 000 km en une seule seconde.
4. Lumière et distances astronomiques
Comme la lumière a une vitesse finie, elle met du temps à nous parvenir. La lumière du Soleil met environ 8 minutes à atteindre la Terre. Pour les étoiles, c'est des années : on les voit telles qu'elles étaient dans le passé.
Observer le ciel, c'est regarder dans le passé.
La lumière du Soleil met 8 minutes à nous parvenir ; celle des étoiles, des années.
Pour approfondir ce chapitrefacultatif
Définitions clés
- Lumière blanche
- La lumière du Soleil ou d'une lampe, composée en réalité de toutes les couleurs.
- Spectre
- L'ensemble des couleurs obtenues en décomposant la lumière blanche (comme dans un arc-en-ciel).
- Couleur d'un objet
- La couleur qu'un objet renvoie : il diffuse certaines couleurs et absorbe les autres.
- Année-lumière
- La distance parcourue par la lumière en un an ; une unité pour mesurer les distances astronomiques.
Explications détaillées
La lumière blanche cache toutes les couleurs
La lumière blanche n'est pas « pure » : c'est un mélange de toutes les couleurs. Un prisme (ou une goutte de pluie) la décompose et révèle son spectre, du rouge au violet — c'est l'arc-en-ciel.
Cette découverte, due à Newton, montre que la couleur est déjà contenue dans la lumière blanche.
Pourquoi les objets ont une couleur
Un objet n'a pas de couleur « en lui-même » : il renvoie certaines couleurs et absorbe les autres. Une tomate paraît rouge parce qu'elle diffuse le rouge et absorbe le reste.
La couleur perçue dépend donc aussi de la lumière reçue : sous une lumière colorée, un objet peut sembler changer de couleur.
Méthode pas à pas
Expliquer la couleur d'un objet
- Rappeler que la lumière blanche contient toutes les couleurs.
- Identifier la couleur que l'objet renvoie (diffuse).
- En déduire les couleurs qu'il absorbe.
- Conclure : la couleur perçue est celle qui est diffusée vers nos yeux.
Exemple corrigé pas à pas
Pourquoi une feuille est-elle verte ?
Expliquer pourquoi une feuille d'arbre paraît verte en pleine lumière.
- La lumière blanche du Soleil contient toutes les couleurs.
- La feuille absorbe la plupart des couleurs.
- Elle diffuse (renvoie) principalement le vert.
- C'est cette lumière verte qui parvient à nos yeux : la feuille paraît verte.
Erreurs fréquentes à éviter
- Croire que la lumière blanche est une couleur « pure » et unique.Elle est composée de toutes les couleurs, révélées par sa décomposition (arc-en-ciel).
- Penser qu'un objet possède sa couleur indépendamment de la lumière.La couleur perçue dépend de la lumière reçue et des couleurs que l'objet diffuse ou absorbe.
- Croire que la lumière se propage instantanément.La lumière a une vitesse finie (environ 300 000 km/s), très grande mais pas infinie.
Pour aller plus loin
Voir loin, c'est voir dans le passé
La lumière voyage à environ 300 000 km/s. Les distances des étoiles sont si grandes qu'on les mesure en années-lumière. Quand tu observes une étoile située à 100 années-lumière, tu vois la lumière qu'elle a émise il y a 100 ans : regarder le ciel, c'est littéralement regarder dans le passé de l'Univers.
Ce qu'il faut absolument retenir
Ce qu'il faut absolument retenir
- La lumière blanche est composée de toutes les couleurs ; un prisme la décompose en un spectre (arc-en-ciel).
- Un objet paraît coloré car il renvoie certaines couleurs et absorbe les autres (un objet rouge renvoie le rouge).
- Un objet noir absorbe presque toute la lumière ; un objet blanc renvoie toutes les couleurs.
- La vitesse de la lumière est d'environ 300 000 km/s dans le vide : la plus grande vitesse connue.
- La lumière met du temps à nous parvenir (8 minutes depuis le Soleil, des années depuis les étoiles) : voir le ciel, c'est voir le passé.
Vérifie ta compréhension
Exercice 1De quoi est composée la lumière blanche ?
La lumière blanche est composée de toutes les couleurs, qu'un prisme peut séparer (spectre).
Exercice 2Pourquoi une tomate paraît-elle rouge ?
Un objet rouge renvoie la lumière rouge vers nos yeux et absorbe les autres couleurs.
Exercice 3Quelle est environ la vitesse de la lumière dans le vide ?
La lumière se déplace à environ 300 000 km/s, la plus grande vitesse connue.
Exercice 4La lumière du Soleil met environ 8 minutes à atteindre la Terre.
Vrai : malgré son immense vitesse, la lumière met environ 8 minutes à parcourir la distance Soleil-Terre.
Exercice 5Pourquoi dit-on qu'en observant les étoiles, on regarde dans le passé ?
Parce que la lumière a une vitesse finie et met des années (parfois des milliers ou millions d'années) à nous parvenir depuis les étoiles. On les voit donc telles qu'elles étaient lorsque cette lumière est partie, c'est-à-dire dans le passé.
L'essentiel en images
