Lumière et couleurs — exercices corrigés

Yasmine apprend que la lumière blanche du Soleil n'est pas si simple qu'elle en a l'air. Que signifie dire que la lumière blanche est composée ?

Au lycée du quartier, Karim fait passer un faisceau de lumière blanche à travers un prisme en verre. Que se passe-t-il en sortie du prisme ?

Yasmine décompose la lumière blanche et obtient un éventail coloré. Elle affirme : « Cet éventail de couleurs ordonnées s'appelle un spectre. » A-t-elle raison ?

Salma observe le spectre de la lumière blanche projeté sur le mur. Quelles couleurs se trouvent aux deux extrémités du spectre visible ?

On décrit traditionnellement le spectre de la lumière blanche par une suite de couleurs : rouge, orange, jaune, vert, bleu, indigo, violet. Combien de couleurs cette liste compte-t-elle ?

Après l'orage, un arc-en-ciel apparaît au-dessus de l'Atlas. Amine affirme : « Ce sont les gouttes de pluie qui décomposent la lumière du Soleil, en jouant chacune le rôle d'un petit prisme. » A-t-il raison ?

Au concert, Amine remarque qu'un pointeur laser rouge produit une lumière d'une seule couleur. Comment qualifie-t-on une telle lumière ?

Karim affirme : « Si je fais passer un laser rouge à travers un prisme, je vais obtenir un bel arc-en-ciel. » A-t-il raison ?

En synthèse additive, on superpose des lumières colorées. Quelles sont les trois couleurs primaires de la lumière ?

En synthèse additive des lumières, combien existe-t-il de couleurs primaires ?

Yasmine superpose un faisceau de lumière rouge et un faisceau de lumière verte sur un écran blanc. Quelle couleur apparaît à l'endroit où ils se chevauchent ?

Sur la scène d'un concert à Casablanca, on superpose une lumière rouge et une lumière bleue. Quelle couleur obtient-on ?

Salma affirme : « Si je superpose les trois lumières primaires rouge, verte et bleue avec la même intensité, j'obtiens de la lumière blanche. » A-t-elle raison ?

Amine observe de très près l'écran de son téléphone : chaque point est fait de minuscules sous-pixels. De quelles trois couleurs sont ces sous-pixels ?

Dans le souk, un tapis paraît rouge sous la lumière blanche du jour. À quoi correspond cette couleur rouge que tu perçois ?

Karim affirme : « Une feuille de papier blanche diffuse toutes les couleurs de la lumière qu'elle reçoit. » A-t-il raison ?

Une djellaba noire est exposée dans une vitrine éclairée en lumière blanche. Que fait ce tissu noir de la lumière qu'il reçoit ?

Dans la vitrine d'une boutique de la médina, Karim place un filtre rouge devant une lampe qui émet de la lumière blanche. Quelle couleur de lumière ressort de l'autre côté du filtre ? Explique en une phrase pourquoi.

Salma affirme : « Un filtre coloré laisse passer la lumière de sa propre couleur et absorbe les autres couleurs. » A-t-elle raison ?

Yasmine choisit un foulard qui lui paraît blanc sous la lumière blanche du jour, dans le souk. Le soir, le même foulard est éclairé par une lampe qui n'émet que de la lumière rouge. De quelle couleur le foulard apparaît-il alors ? Justifie en une phrase.

Dans un atelier d'un souk de Fès, Amine dirige un faisceau de laser rouge sur un prisme en verre, exactement comme on le ferait avec de la lumière blanche. Que verra-t-il ressortir de l'autre côté du prisme ?

Sur le même prisme, Amine envoie maintenant un faisceau de lumière blanche issu d'une petite lampe. Karim, à côté, affirme : « Comme tout à l'heure avec le laser, on va voir un seul faisceau dévié. » A-t-il raison, et que verra-t-on réellement ?

Après une averse sur les sommets de l'Atlas, Salma observe un arc-en-ciel. Elle déclare : « Cet arc-en-ciel prouve que la lumière du Soleil est en réalité un mélange de plusieurs couleurs. » Cette affirmation est-elle vraie ou fausse ?

Lors d'un concert à Casablanca, deux projecteurs éclairent le même point d'un mur blanc : l'un envoie de la lumière rouge, l'autre de la lumière verte. Quelle couleur Yasmine voit-elle apparaître à l'endroit où les deux faisceaux se superposent ?

Yasmine dispose des trois lumières primaires : rouge, vert et bleu. Elle les superpose deux par deux, à intensités égales, en testant tous les couples possibles. Combien de couleurs secondaires différentes obtient-elle au total ?

Sur la scène du concert, un éclairagiste superpose un faisceau de lumière verte et un faisceau de lumière bleue au même endroit du mur. Quelle couleur Karim verra-t-il sur la zone éclairée par les deux à la fois ?

Trois projecteurs de la médina envoient au même endroit du mur l'un du rouge, l'un du vert et l'un du bleu, à intensités égales. Amine affirme : « En superposant les trois lumières primaires, on obtient de la lumière blanche. » Cette affirmation est-elle vraie ou fausse ?

Dans la vitrine d'un magasin de Marrakech, un écran affiche une zone parfaitement jaune. Salma sait qu'un écran ne possède que des sous-pixels rouges, verts et bleus. Lesquels sont allumés pour produire ce jaune ?

Dans un souk éclairé par une lampe qui ne produit que de la lumière bleue, Yasmine regarde un foulard qui paraît rouge en plein jour. Karim affirme : « Sous cette lampe bleue, le foulard rouge nous paraîtra noir. » Cette affirmation est-elle vraie ou fausse ?

Une vitrine de la médina est éclairée par un projecteur qui ne produit que de la lumière rouge. À l'intérieur, une nappe blanche est exposée. De quelle couleur Amine la voit-il ?

Lors d'un concert à Rabat, Yasmine porte un tee-shirt qui apparaît vert sous la lumière blanche des couloirs. Quand elle entre sur scène, l'éclairagiste l'éclaire d'abord avec un projecteur de lumière rouge pure, puis avec un projecteur de lumière verte pure. Prédis la couleur de son tee-shirt dans chacun des deux cas, et explique ton raisonnement.

Une céramique qui paraît jaune en plein jour est exposée dans une vitrine éclairée uniquement par de la lumière verte. Sachant qu'un objet jaune diffuse à la fois le rouge et le vert, de quelle couleur Salma la voit-elle ?

Dans la vitrine de la médina, on place une boîte parfaitement noire et on l'éclaire avec un projecteur de lumière rouge. Karim affirme : « Sous la lumière rouge, la boîte va paraître rouge. » Cette affirmation est-elle vraie ou fausse ?

Amine éclaire une vitrine avec un projecteur de lumière verte pure. Il dispose de trois filtres : un filtre rouge, un filtre bleu et un filtre vert. Il les teste un par un, en plaçant chaque filtre seul devant le faisceau vert. Combien de ces filtres éteignent complètement la lumière (la vitrine devient noire) ?

Pour décorer sa vitrine de la médina, Yasmine place un filtre rouge devant une lampe qui émet de la lumière blanche. Quelle couleur de lumière ressort du filtre ?

Amine place un filtre rouge devant un projecteur qui émet de la lumière verte pure. Salma prédit : « Il sortira de la lumière rouge, puisque le filtre est rouge. » Cette prédiction est-elle vraie ou fausse ?

Sur la scène du concert, deux faisceaux se croisent sur le mur blanc : l'un rouge, l'autre bleu. Quelle couleur Karim voit-il apparaître dans la zone où ils se superposent ?

Dans sa vitrine de Marrakech, Amine éclaire avec une lampe de lumière blanche. Il glisse devant la lampe un filtre bleu, puis place dans le faisceau ainsi obtenu un tapis qui paraît rouge en plein jour. Prédis, en deux étapes, la couleur de la lumière après le filtre, puis la couleur sous laquelle le tapis apparaît. Justifie.

Dans une vitrine de souk à Fès, on éclaire un foulard vert uniquement avec une lumière rouge. De quelle couleur le foulard apparaît-il ?

Dans une boutique de Marrakech, Salma repère une robe qui lui paraît blanche sous l'éclairage bleu de la vitrine. Elle l'achète, persuadée qu'elle est blanche. À la lumière du jour, la robe se révèle… bleue. Salma crie à l'arnaque. A-t-elle raison ? Explique ce qui s'est passé.

À un concert au-dessus de la médina de Fès, deux projecteurs envoient un faisceau rouge et un faisceau vert sur le même point de la scène. Salma annonce : « Ça va faire du marron, comme quand je mélange mes feutres rouge et vert. » A-t-elle raison ?

En lumière blanche, un foulard du souk de Marrakech paraît rouge. Karim explique : « S'il paraît rouge, c'est qu'il absorbe le rouge et renvoie tout le reste vers mes yeux. » A-t-il raison ?

Devant l'arc-en-ciel au-dessus de l'Atlas, Amine affirme : « La lumière blanche du Soleil est une couleur de base, toute simple ; on ne peut pas la décomposer en d'autres couleurs. » A-t-il raison ?

Karim affirme : « Tout faisceau qui traverse un prisme ressort en arc-en-ciel ; c'est le rôle du prisme. » Dans la médina de Marrakech, il teste deux faisceaux : d'abord la lumière blanche d'une lampe de poche, puis un laser rouge de pointeur. Quelle conclusion réfute correctement Karim ?

Sur la grande scène d'un concert à Rabat, l'éclairagiste dispose de trois projecteurs aux couleurs primaires de la synthèse additive : rouge, vert et bleu. Ce soir, l'un des trois est tombé en panne. En superposant les deux projecteurs restants sur le mur blanc du fond, Salma obtient une grande zone magenta. Quelle primaire est en panne ?

Amine, qui peint des zelliges, affirme : « En mélangeant de la peinture rouge et de la peinture verte, j'obtiendrai du jaune lumineux, exactement comme deux projecteurs rouge et vert sur la scène. » A-t-il raison ?

Dans un souk de Fès, deux foulards sont posés côte à côte sous la lumière blanche du jour : ils semblent tous les deux rouges. Yasmine soupçonne que l'un est en réalité blanc, simplement posé sur un tissu rouge en dessous. Pour les distinguer, elle les éclaire avec une lampe bleue dans l'arrière-boutique. Que doit-elle observer si son soupçon est juste ?

Karim place devant une lampe de lumière blanche un filtre rouge, puis juste derrière un filtre bleu, l'un contre l'autre. Il s'attend à voir du violet ressortir. Que voit-il réellement sur l'écran, et pourquoi ?

Salma observe une babouche noire dans une vitrine de la médina et déclare : « Si elle paraît noire, c'est qu'elle renvoie la couleur noire vers mes yeux. » A-t-elle raison ?

Yasmine regarde son écran de smartphone à la loupe, dans une boutique de Casablanca. Elle voit que chaque point de l'écran est en fait fait de trois minuscules zones : rouge, verte et bleue. Une partie de l'image affiche du jaune vif. Que font les sous-pixels de cette zone jaune ?

Amine est éclairagiste pour un concert sur une place de Marrakech. Il dispose de trois projecteurs primaires (rouge, vert, bleu) qu'il peut allumer ou éteindre indépendamment, tous braqués sur un grand panneau de fond blanc.

Il veut réaliser, dans l'ordre, trois ambiances :

1. un fond cyan ;
2. puis un fond jaune ;
3. puis garder le fond jaune, mais y poser une chanteuse vêtue d'un costume bleu : il se demande de quelle couleur paraîtra son costume sous cet éclairage.

Indique pour chaque ambiance quels projecteurs il allume, et réponds à sa question sur le costume bleu. Justifie chaque étape.

Dans une vitrine du souk, un marchand expose un même tapis vert qu'il éclaire successivement de trois façons : d'abord en lumière blanche, puis en lumière verte, puis en lumière magenta (rouge + bleu). Quelle suite de couleurs perçues est correcte ?

Au souk de Fès, Yasmine hésite entre deux foulards posés dans la pénombre : l'un est, selon le vendeur, rouge, l'autre blanc. Mais sous l'éclairage faible et jaunâtre de l'échoppe, ils lui paraissent presque identiques. Karim lui propose un test : « Éclaire-les avec la lampe bleue de mon téléphone, et tu sauras lequel est lequel. »

Explique pourquoi ce test fonctionne : quelle couleur prend chaque foulard sous la lumière bleue, et comment Yasmine reconnaît alors le rouge du blanc ? Justifie chaque cas.

Salma affirme : « Si je place un filtre rouge devant un projecteur de lumière verte, j'obtiendrai un faisceau orange, car le rouge et le vert se mélangent dans le filtre. » A-t-elle raison ?

Amine règle trois projecteurs primaires (rouge, vert, bleu) sur un écran blanc. Il les allume tous les trois et obtient du blanc. Puis il coupe un seul projecteur et l'écran devient jaune. Quel projecteur a-t-il coupé, et quel raisonnement le prouve ?

Après une averse sur les montagnes de l'Atlas, Yasmine observe un arc-en-ciel et se demande d'où viennent ses couleurs. Karim avance quatre explications. Laquelle décrit correctement le phénomène ?

Karim éclaire un mur avec de la lumière blanche et installe quatre fenêtres côte à côte, chacune fermée par un montage de filtres différent. Pour chaque fenêtre, on regarde si de la lumière atteint le mur :

1. Fenêtre 1 : un seul filtre rouge.
2. Fenêtre 2 : un filtre rouge suivi d'un filtre bleu (en série).
3. Fenêtre 3 : un seul filtre vert.
4. Fenêtre 4 : un filtre jaune suivi d'un filtre cyan (en série).

Combien de fenêtres laissent passer de la lumière (faisceau non éteint) jusqu'au mur ?

Salma affirme : « Un objet qui paraît noir en pleine lumière blanche, c'est exactement la même chose qu'un objet rouge qu'on éclaire en lumière bleue : dans les deux cas, l'objet est devenu noir parce qu'il n'a aucune couleur à renvoyer. » A-t-elle raison sur le mécanisme commun ?

Yasmine pose une goutte d'eau sur l'écran de son téléphone pour l'utiliser comme loupe et regarde une zone qui paraît blanche à l'œil nu. Que voit-elle réellement, et pourquoi cette zone paraît-elle blanche de loin ?

Karim affirme : « Un laser vert ne se décompose pas dans un prisme parce que le vert est une couleur primaire ; les couleurs primaires ne se séparent jamais, contrairement aux couleurs secondaires comme le jaune. » A-t-il raison ?

Pour une fête sur une place de Marrakech, Amine braque trois projecteurs primaires — rouge, vert et bleu — sur un grand panneau blanc. Les trois disques de lumière se chevauchent partiellement, comme trois cercles qui se croisent. En comptant toutes les zones colorées distinctes visibles sur le panneau (les zones éclairées par un seul projecteur, par deux, et par les trois), combien de couleurs différentes Amine obtient-il ?

Karim place, l'un derrière l'autre, un filtre rouge puis un filtre bleu sur le trajet d'un faisceau de lumière blanche. Que voit-on de l'autre côté du second filtre ?

Sur la scène d'un concert à Casablanca, un éclairagiste dispose trois projecteurs : un rouge, un vert et un bleu, qu'il peut allumer séparément ou ensemble. Une chanteuse porte une robe blanche.

1. De quelle couleur apparaît la robe quand les trois projecteurs sont allumés ensemble ?
2. De quelle couleur apparaît-elle si l'éclairagiste n'allume que le projecteur rouge et le projecteur vert ?
3. La chanteuse change pour une robe rouge. De quelle couleur apparaît-elle si seul le projecteur bleu est allumé ?