Lumière projetée


La lumière et le spectre




Livre abbaye de Saint-Amand-les-Eaux - page 272 et suivantes

La lumière est représentée sous différentes formes dans le corpus alchimique, Philosophe traversant le voile des apparences, Oeil qui voit tout, glaive de l'Archange Saint-Michel, la lance de Saint Georges, lucarnes et lanternes ...





Livre abbaye de Saint-Amand-les-Eaux - page 272 et suivantes

La figure ci-contre présente le spectre de la lumière visible qui s'étend de l'ultraviolet (300-400 nm) à l'infrarouge (au-delà de 700-800 nm). Ce spectre apparait orsque l'on décompose la lumière blanche du soleil à travers un prisme.


Livre abbaye de Saint-Amand-les-Eaux - page 272 et suivantes

Tout corps solide porté à haute température émet de la lumière blanche (filament d’une lampe par exemple), cette même lumière que l'on passe au travers d'un prisme est déviée et décomposée en plusieurs couleurs que l'on appelle spectre de couleurs : Rouge, Orange, jaune, Vert, Bleu, Violet.

Si à la place de passer une lumière blanche à plusieurs radiations (polychromatique), on passe la lumière d'un laser à une seule radiation (monochromatique), le prisme ne décomposera pas la lumière et si au départ le rayon est bleu, il se retrouvera bleu sur la cible.



Si on place un deuxième prisme en inversé, on passe de la lumière blanche à la lumière décomposée, puis de la lumière décomposée à la lumière blanche recomposée.




L'addition et la soustraction des couleurs




Projetons 3 faisceaux de lumière Rouge, Vert, Bleu, la superposition de ces 3 couleurs primaires donnent du blanc, c’est la synthèse additive.

bleu + {rouge + vert} donne blanc
bleu + { Jaune } donne blanc
Le jaune est la couleur complémentaire du bleu.

rouge + {vert + bleu} donne blanc
rouge + { cyan } donne blanc
Le cyan est la couleur complémentaire du rouge.

vert + {rouge + bleu} donne blanc
vert + { magenta } donne blanc
Le magenta est la couleur complémentaire du vert.

Utilisons une lumière blanche et des filtres colorés : un Rouge, un Vert, un Bleu,
le filtre coloré laisse passer sa propre couleur et absorbe les autres.

Utilisons une source de lumière blanche, munie d’un filtre coloré de base vert.
Le filtre vert laisse passer le vert et absorbe (soustrait) les autres couleurs (bleu et rouge).
C’est la synthèse soustractive des couleurs.

Si nous utilisons une source de lumière blanche, munie deux filtres primaires rouge et vert superposés avec des filtres secondaires : jaune, magenta, cyan.
Le filtre magenta « soustrait » le vert et transmet le (rouge + bleu).
Le filtre jaune « soustrait » le bleu et laisse passer le (rouge + vert).
Le filtre cyan « soustrait » le rouge et transmet le (bleu + vert).
Le filtre vert « soustrait » le bleu et le rouge et laisse passer le vert.
Le filtre bleu « soustrait » le vert et le rouge et laisse passer le bleu.
Le filtre rouge « soustrait » le bleu et le vert et laisse passer le rouge.


La couleur d'un objet


Loi 1 : La couleur des objets qui nous entourent dépend de la lumière qu’ils diffusent.
Loi 2 : Eclairé par une lumière blanche un objet possède la couleur de la lumière qu’il n’absorbe pas.
Loi 3 : La couleur d’un objet dépend de la couleur de la lumière qui l’éclaire.

Lorsqu’elle traverse des milieux différents : une partie de la lumière est transmise à travers le second milieu s’il est transparent, une partie est absorbée, une partie est réfléchie.

Si on éclaire un objet avec une lumière blanche, quelle est sa couleur ?
Une partie de la lumière blanche reçue par l'obet est absorbée, une autre partie est renvoyée et donne sa couleur à l’objet. Un objet est de couleur rouge lorsque l'objet absorbe toutes les couleurs de l'arc en ciel, excepté la couleur rouge.

Quelle est la couleur d'un objet de couleur rouge éclairé avec une lumière de couleur bleue ?
Quand l'objet est éclairé par une lumière qu’il absorbe, il apparaitra de couleur noire.
Quand l'objet est éclairé par une lumière qu’il n'absorbe pas comme le jaune (rouge + vert), il apparaitra de sa couleur d'origine rouge.

La combustion des sels et la couleur de la lumière


Lorsque l’on place différents sels en contact avec le feu (flamme directe), on obtient une réaction exothermique doublée d’une coloration fonction du type de sel mis en contact.
La réaction couleur / chaleur est intéressante à analyser puisque le feu absorbe l’énergie de la réaction qu’il restitue sous forme de lumière. Cette lumière est observable sous la forme d’une couleur en fonction du spectre lumineux s’il se situe dans la gamme des rayonnements visibles entre [ 400 nm ; 700 nm ]. Lorsque certains métaux sont en contact avec le feu nous ne les voyons pas lorsqu'ils sont du domaine des infra rouges ou des ultra violets.

Relation entre couleur du feu (flamme directe) et couleur du sel
Lors de la projection d'un sel d'une certaine couleur sur le feu on obtient rarement la même couleur. Par exemple, la solution de sulfate de cuivre est bleu et sa couleur de la flamme est verte.

Cette expérience peut être utilisée pour montrer que les électrons des atomes sont placés sur des niveaux ayant une énergie bien déterminée et pas n'importe comment. Lors de l'excitation par la chaleur, les électrons passent des niveaux stables à des niveaux instables (plus hauts en énergie). En se désexcitant, ils retournent à leur niveau d'origine et émettent un photon (lumière) d'une longueur d'onde bien précise (couleur). On dit que le spectre d'émission atomique est un spectre de raies ou discontinu car il ne contient que certaines couleurs et non pas toutes les couleurs, par opposition au spectre de rayonnement du corps noir comme dans l'expériences des étincelles. Ceci peut illustrer le modèle théorique de l'atome décrit par Niels Bohr.


Expériences de projection sur la flamme

Violet pâle (potassium)
Rose fuchsia (lithium)
Rouge (strontium)
Orangé (calcium)
Jaune (sodium)

Les verriers de laboratoire, qui font chauffer le verre avec des chalumeau pour le ramolir et le modeler, observent à chaque fois la flamme jaune et intense du sodium. Le verre, en plus de la silice SiO2, contient d'autres substances minérales telles que Na2O. Afin de ne pas être éblouis par cette lumière intense, ils utilisent des lunettes teintées en bleu de cobalt qui filtre les longueurs d'ondes d'émission du sodium.

Bunsen et Kirchhoff, deux chimistes allemands du XIXe siècle, avaient déjà utilisé ce filtre bleu pur montrer que, dans un mélange contenant les ions sodium et potassium, la flamme lilas (pâle) du potassium était bien présente mais masquée par la flamme jaune du sodium. C'est d'ailleurs eux qui avaient observés et tenté d'interpréter scientifiquement, pour la première fois, ce phénomène d'émission atomique.

Ils venaient d'inventer une nouvelle méthode d'analyse : la spectroscopie.


Analyse de certaines projections par la spectroscopie





Analyse de certaines lumières par la spectroscopie






Livre abbaye de Saint-Amand-les-Eaux - page 272 et suivantes




Analyse du rouge des vitraux par les spectres lumineux





Livre abbaye de Saint-Amand-les-Eaux - page 272 et suivantes


Pour continuer ...

un article sur le feu au four