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Qu'est-ce que la lumière ?La lumière est une onde électromagnétique qui se propage dans le vide à la vitesse c ≈ 3,00×10⁸ m/s. Elle est caractérisée par sa longueur d'onde λ (en mètres) et sa fréquence ν (en hertz), liées par la relation c = λ × ν. Le spectre électromagnétique s'étend des ondes radio aux rayons gamma, mais nos yeux ne perçoivent qu'une infime partie : le spectre visible, entre 400 nm (violet) et 800 nm (rouge). Chaque couleur correspond à un intervalle de longueurs d'onde. Ainsi, la lumière blanche du Soleil contient toutes ces couleurs.
💡 À retenir : La lumière visible n'est qu'une petite fenêtre du spectre électromagnétique.
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Décomposer la lumièreIsaac Newton montra en 1666 qu'un prisme de verre décompose la lumière blanche en un arc-en-ciel de couleurs. Ce phénomène, appelé dispersion, est dû au fait que l'indice de réfraction du verre dépend de la longueur d'onde : les courtes longueurs d'onde (violet) sont plus déviées que les longues (rouge). On obtient un spectre continu où les couleurs se fondent progressivement du violet au rouge. La lumière blanche est donc une superposition de toutes les lumières colorées du visible. Un deuxième prisme peut recomposer la lumière blanche à partir du spectre.
💡 À retenir : Un prisme dévie davantage le violet que le rouge.
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Les empreintes lumineuses des atomesUn gaz chaud à basse pression émet de la lumière uniquement à certaines longueurs d'onde précises : on obtient un spectre d'émission constitué de raies colorées sur fond noir. Inversement, si une lumière blanche traverse un gaz froid, certaines longueurs d'onde sont absorbées, produisant un spectre d'absorption avec des raies noires sur fond continu. Chaque élément chimique (hydrogène, hélium, sodium...) possède un spectre de raies unique, véritable empreinte digitale. L'analyse spectrale permet ainsi d'identifier la composition chimique des étoiles.
💡 À retenir : Chaque élément chimique possède un spectre de raies caractéristique.
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Pourquoi une tomate est rouge ?La couleur d'un objet dépend de la lumière qu'il réfléchit ou transmet. Un objet rouge absorbe toutes les couleurs sauf le rouge, qu'il diffuse. Un objet blanc réfléchit toutes les couleurs, un objet noir les absorbe toutes. Pour créer des couleurs, on utilise deux méthodes : la synthèse additive (écrans) avec les primaires rouge, vert, bleu (RVB) ; leur superposition donne le blanc. La synthèse soustractive (imprimantes) utilise le cyan, magenta, jaune (CMJ) ; leur mélange absorbe la lumière et tend vers le noir.
💡 À retenir : En synthèse additive, rouge + vert + bleu = blanc.