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Lumières colorées I- Colorants et pigments 1- Les pigments a)- Définition : Ce sont des poudres colorées qui sont insolubles dans le milieu où elles sont utilisées. La taille des grains varie de 0,01 à 1 micromètre. Les pigments peuvent être d’origine naturelle ou de synthèse. Les pigments naturels : Ils peuvent provenir de terres, de roches ou de pierres. Ex : L’un des oxydes de fer appelé hématite fournit des teintes selon la taille du grain allant du pourpre violacé (0,5 mm) au rouge (0,1 mm) à l’orangé (0,05 mm). Un autre oxyde de fer, la limonite est une roche dont la couleur va du jaune au brun. Les pigments de synthèse Les pigments de synthèse sont obtenus en mélangeant des minerais dans des proportions bien précises et en chauffant. Les premiers pigments de synthèse ont été élaborés par les Egyptiens. Fort de leur maîtrise des arts du feu, ils mettent au point au IIIe millénaire la fabrication d’un silicate double de cuivre et de calcium de couleur bleue, qui a eu beaucoup de succès auprès des romains « bleu d’Alexandrie ». b)- Utilisation : Pour disperser les pigments dans le milieu on utilise des liants : -dans la peinture à l’huile, le liant est de l’huile de lin ou d’œillette par exemple. - dans la peinture à l’eau on peut utiliser de la gomme arabique, comme pour la gouache et l’aquarelle. Remarque : Les encres sont colorées grâce à des pigments. Les Egyptiens grâce à une dispersion de noir de fumée dans l’eau ont été les premiers à inventer l’encre. (2600av. J.-C.). 3000 ans plus tard les chinois inventent une encre qui diffère par la nature du liant qui est à base de colle de peau. Le tracé est noir mat. 2- Les colorants a)- Définition : Ce sont des composés colorés solubles dans le milieu où ils sont utilisés. Il existe des colorants naturels et de synthèse. Les colorants naturels sont d’origine végétale ou animale . Il est possible d’avoir à peu près toutes les teintes sauf les verts. Origine végétale Bleu : indigo Rouge : garance Origine animale Pourpre : murex Rouge écarlate : cochenille b)- Utilisation : Utilisation en peinture : Leur utilisation en peinture est possible sous forme de laques ; pour cela l’extrait tinctorial est fixé à des substances minérales qui ont pour effet de rendre le colorant insoluble. Utilisation en teinture : Les colorants sont essentiellement utilisés dans les teintures. Teindre une fibre, c’est fixer le plus solidement possible à sa surface des molécules de colorants. L’étape de fixation est appelée mordançage et elle est particulière à chaque couple fibre-colorant. L’espèce chimique qui permet de faire le lien est appelée mordant. Remarque : parfois il est inutile de rajouter un mordant comme dans le cas de l’indigo, qui se fixe directement et sans intermédiaire sur la fibre. 3 – chimie de synthèse et couleur Aujourd’hui en dehors des ocres, tous les pigments et colorants sont produits par des industries chimiques. Durant le premier tiers du XIX e siècle, divers scientifiques s’efforcent d’extraire des plantes leurs principes colorant afin de les identifier. Etape essentielle avant la synthèse de ces colorants. La mauvéine : Perkin, Londres 1856 Le rouge fuchsia : Verguin, Lyon 1859 Le vert à l’aldéhyde : Charpin 1862 Le vert à l’iode : Hofmann 1866, Berlin Le violet : Hofmann moins coûteux Le violet de Paris : 1866 moins coûteux L’alizarine : Graebe et Liebermann, 1869 (fabriqué par la B.A.S.F pésidé par Caro) (catastrophe économique pour la Hollande, l’alsace et le midi de la France, qui en 1881 produit plus de la moitié de la production mondiale) Rouge écarlate : Hofmann 1878 (évince le rouge de cochenille de Pologne, Indochine, Mexique) L’indigo de synthèse : Baeyer, 1880 synthèse au laboratoire. Les firmes allemandes MLB et BASF après 22 ans de travail et une vingtaine de millions de marks, aboutissent à la production industrielle. (en Inde des régions entières sont ruinées) II- Paramètres influant sur la couleur -La nature du milieu (pH, solvant, fibre, mordant) -La nature du colorant ou pigment -Les paramètres extérieurs: température, lumière. III- Lumières colorées 1- Dispersion de la lumière : Utilisation d ’un prisme ou d’un réseau. 2 - Composition de la lumière blanche : La lumière blanche est composée d ’une multitude de radiations colorées allant du violet au rouge. 400 Violet 420 420 Bleu 500 500 Vert 575 575 Jaune 585 585 Orange 620 Spectre de la lumière blanche 620 Rouge 750 l en nm 3- Lumières polychromatiques et monochromatiques : (définitions à connaître) Une lumière monochromatique correspond à une seule couleur, une seule radiation (Exemple : la lumière du laser). Elle ne peut pas être décomposée par un prisme. Une lumière polychromatique est un mélange de plusieurs radiations. Elle peut être décomposée par un prisme. (Exemple : lumière du soleil) 4- Synthèse additive : On réalise une synthèse additive en superposant des faisceaux lumineux. Les trois couleurs primaires sont : le rouge, le vert, le bleu. (RVB) Réponses 5- Synthèse soustractive : On réalise une synthèse soustractive en superposant des filtres colorés. Les trois couleurs primaires sont : le magenta, le jaune, le cyan. (MJC) Réponses 6 - Couleurs complémentaires Définition : On appelle couleurs complémentaires, l’ensemble d'une couleur primaire et d'une couleur dérivée dont le mélange optique produit le blanc. Exemples : Les trois couleurs primaires de base de la synthèse soustractive sont : cyan, jaune et magenta. Les couleurs dérivées sont : rouge, vert et bleu. Nous pouvons alors déterminer trois couples de couleurs complémentaires : Cyan – Rouge (car cyan + rouge donne blanc) ; Magenta – Vert ; Jaune – Bleu. III- Objets colorés 1- comportement d'un corps éclairé Trois phénomènes peuvent avoir lieu à la surface d'un corps éclairé : 1 - La lumière peut traverser un corps transparent : C’est le phénomène de réfraction. - la réfraction : la lumière traverse la surface en changeant de direction. 2 - La lumière peut être renvoyée de deux manières : - la réflexion : la lumière est renvoyée dans une direction particulière. - la diffusion : la lumière est renvoyée dans toutes les directions. 3 - La lumière peut être absorbée - l'absorption : certaines radiations (voire toutes) ne sont pas renvoyées mais absorbées. Absorption d'un filtre Absorption d'un corps Conclusion : la couleur d'un corps dépend des propriétés optiques du corps lui-même. (sa surface, sa composition chimique, les pigments qu'il contient...) 2- Couleur d'un corps sous différents éclairages Sous une lumière blanche Sous une lumière verte Sous une lumière rouge Conclusion : la couleur d'un corps dépend de la nature de la lumière qui éclaire. (la couleur de la lumière, son spectre d'émission...) Conclusion générale : la couleur d'un objet dépend de l'objet lui-même, de la lumière qui l'éclaire et de l'œil de l'observateur.