Les lumières visibles et la lumière blanche
Objectifs
À la fin de ce chapitre, vous saurez :
• décrire la déviation d'un rayon lumineux par un prisme ;
• réaliser la dispersion de la lumière blanche ;
• définir le spectre de la lumière blanche et une lumière monochromatique ;
• expliquer la formation de l'arc-en-ciel.
Situation de départ
Un CD ou un DVD éclairé par le Soleil montre des reflets de toutes les couleurs. Après une averse, un arc-en-ciel apparaît, toujours avec les mêmes couleurs dans le même ordre. Une lampe à DEL « blanc chaud » et une lampe « blanc froid » ne donnent pas la même lumière.
De quoi est faite la lumière blanche ?
1. Le prisme dévie la lumière
Un prisme est un bloc de verre transparent avec trois faces rectangulaires lisses et deux bases triangulaires. On le tient par les bases pour ne pas salir les faces lisses.
Expérience : un faisceau laser rouge traverse le prisme. Il est réfracté une première fois en entrant dans le verre, puis une seconde fois en sortant dans l'air. Il ressort dévié vers la base du prisme, mais reste rouge.
La lumière du laser est monochromatique : elle n'a qu'une seule couleur et le prisme ne la décompose pas.
2. La dispersion de la lumière blanche
Expérience : on remplace le laser par la lumière blanche d'une lampe à incandescence ou du Soleil. À la sortie du prisme apparaît une bande multicolore, du rouge au violet, en passant par l'orangé, le jaune, le vert, le bleu et l'indigo.
La lumière blanche est un mélange d'une infinité de lumières colorées : c'est une lumière polychromatique.
Le prisme les sépare car la déviation dépend de la couleur : le rouge est le moins dévié, le violet le plus dévié. C'est la dispersion.
La bande obtenue est le spectre de la lumière blanche : un spectre continu, sans interruption entre les couleurs.
Avec un tube au néon, on obtient seulement quelques raies colorées (surtout rouges et orangées) : sa lumière n'est pas blanche.
Les reflets colorés d'un CD ou d'une bulle de savon décomposent aussi la lumière blanche (par un autre phénomène).
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