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1 / 18 14 expériences sur deux tables Le banc d’optique porte un prisme, trois lampes colorées à côté d’une carte d’encres, une goutte d’eau suspendue et deux filtres polarisants. Dix autres stations attendent sur la seconde table, à droite. La barre sous l’image saute de l’une à l’autre.
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01 14 expériences sur deux tables Le banc d’optique porte un prisme, trois lampes colorées à côté d’une carte d’encres, une goutte d’eau suspendue et deux filtres polarisants. Dix autres stations attendent sur la seconde table, à droite. La barre sous l’image saute de l’une à l’autre.
02 La lumière blanche se défait dans le verre Le verre ralentit un peu plus la lumière violette que la rouge, et le violet est donc davantage dévié à chaque face. Sous cet angle, le prisme dévie la lumière de 400 nm de 39,9° et celle de 700 nm de 38,3°. Sur l’écran, les couleurs s’étalent sur environ 18 mm.
03 Tourner le prisme Faites glisser l’angle du prisme dans les commandes. La déviation totale est la plus petite près de 49,4°, là où le spectre bouge le moins. Près de 31°, l’éventail s’élargit à environ 5°, et en dessous de 30° l’extrémité violette ne peut plus sortir par la seconde face.
04 Trois lampes font du blanc Le rouge et le vert se recouvrent en jaune, le vert et le bleu en cyan, le rouge et le bleu en magenta. Là où les trois se rejoignent, la planche paraît blanche. Éteignez une lampe et sa couleur disparaît de chaque recouvrement.
05 Les encres fonctionnent à l’inverse Une encre n’ajoute pas de lumière. Elle absorbe une partie de ce qui tombe dessus, et deux encres en retirent donc plus qu’une. Le cyan et le jaune laissent le vert, et les trois ensemble laissent très peu, presque du noir.
06 Un seul rayon dans une goutte de pluie Le rayon est dévié à l’entrée, se réfléchit au fond de la goutte et est dévié à nouveau à la sortie. Le rouge et le violet suivent des trajets légèrement différents. Essayez d’autres hauteurs de rayon ; l’angle de retour vers le soleil change avec chacune.
07 Pourquoi l’arc se trouve à 42° Envoyez de nombreux rayons à la fois. L’angle de sortie monte, s’arrête près de 42,4° pour le rouge et de 40,6° pour le violet, puis redescend. Les rayons s’accumulent à ce point de retournement, et ce bord lumineux est l’arc-en-ciel.
08 Deux filtres et la loi de Malus Le premier filtre laisse passer environ la moitié de la lumière de la lampe. Le second laisse passer cos² de l’angle entre eux : 50 % à 45°, rien à 90°. Activez le troisième filtre pour voir que des filtres croisés laissent de nouveau passer de la lumière.
09 Les filtres retirent de la lumière Chaque filtre laisse passer environ deux tiers du spectre : le cyan arrête le rouge, le magenta arrête le vert et le jaune arrête le bleu. Là où les trois se recouvrent, presque rien ne passe.
10 Un réseau envoie chaque couleur sous son propre angle Les lignes sont espacées de 1,67 µm. La lumière verte à 532 nm repart au premier ordre sous 18,6° et au second sous 39,7°. Les plus grandes longueurs d’onde sont davantage déviées.
11 La couleur d’un film de savon vient de son épaisseur La lumière réfléchie par l’arrière du film parcourt 2nd de plus, 1197 nm ici au centre. Les couleurs qui reviennent fortement dépendent de la façon dont ce trajet se compare à chaque longueur d’onde.
12 De petites particules diffusent le bleu Dans le bac, la lumière de 450 nm est diffusée 5,9 fois plus fortement que celle de 700 nm. Le côté du bac brille en bleu, et la lumière qui arrive au bout devient jaune et orange.
13 Les ultraviolets font briller certaines choses La lampe émet des ultraviolets à 365 nm. Chaque échantillon les absorbe et émet de la lumière visible de plus grande longueur d’onde, d’environ 425 nm pour la fluorite à 615 nm pour la calcite.
14 Plus la lampe est chaude, plus elle paraît bleue À 2700 K, un filament émet l’essentiel de sa lumière à 1,07 µm dans l’infrarouge et paraît blanc orangé. Près de 6500 K, la lumière est proche de celle du jour.
15 Chaque gaz a ses propres raies Le sodium met presque toute sa lumière visible dans deux raies à 589,0 et 589,6 nm. L’hydrogène, l’hélium, le néon et le mercure donnent chacun un motif différent, et la lumière du soleil montre au contraire des raies sombres.
16 Trois types de cônes À 580 nm, les cônes L répondent à pleine force, les cônes M à 76 % et les cônes S presque pas du tout. Le cerveau lit ce mélange comme du jaune.
17 Voir avec deux types de cônes En vision deutan, les cônes M manquent. Les points orange et olive de la planche se ressemblent alors, et le 5 est difficile à trouver.
18 De la couleur par des couches Six paires de couches de chitine et d’air réfléchissent 99 % de la lumière de 458 nm de face. Tournez l’angle de vue et le pic se déplace vers les courtes longueurs d’onde.
Table d’optique Plateau d’acier percé de trous taraudés tous les 25 mm. Les supports sont boulonnés, si bien que les faisceaux restent là où on les a pointés. Lampe de lumière blanche Envoie un faisceau étroit à travers une fente. Le faisceau contient toutes les longueurs d’onde visibles à la fois. Prisme de verre Un prisme de 60° en verre BK7. Son indice passe de 1,5308 à 400 nm à 1,5131 à 700 nm. Plateau tournant Disque gradué sous le prisme. Le tourner change l’angle sous lequel le faisceau arrive sur la première face. Écran Panneau mat à 66 cm du prisme. Chaque longueur d’onde y arrive sous forme d’une ligne verticale distincte. Lampes rouge, verte et bleue Trois lampes dirigées vers une même planche sombre. Là où leurs cercles se recouvrent, la lumière s’additionne. Planche de mélange Une planche sombre ne montre que la lumière qui tombe dessus. Le rouge et le vert ensemble y paraissent jaunes. Carte d’encres Encres cyan, magenta et jaune sur papier. Chaque encre retire une partie de la lumière, et les recouvrements sont donc plus sombres. Goutte d’eau Une goutte de pluie modèle. La lumière y entre, se réfléchit une fois au fond et ressort déviée d’environ 138°. Premier filtre polarisant Laisse passer la lumière qui vibre le long de son axe marqué. Environ la moitié de la lumière de la lampe passe. Second filtre polarisant Tourne sur un cadran gradué. La lumière qu’il laisse passer suit cos² de l’angle entre les deux axes. Écran du luxmètre Montre la quantité de lumière qui reste après les filtres. La valeur exacte est dans l’affichage. Caisson lumineux à filtres Un caisson de lumière blanche avec des feuilles de filtre cyan, magenta et jaune devant. Là où les filtres se recouvrent, chacun retire sa propre part du spectre. Laser Un faisceau d’une seule longueur d’onde entre 380 et 780 nm, ou de la lumière blanche quand Lumière blanche est activée. Réseau de diffraction Une lame tracée de fines lignes parallèles, de 100 à 1500 par mm. Chaque ordre repart sous l’angle où d sin θ = mλ. Film de savon Un film d’eau savonneuse (n = 1,33) dans un cadre de fil de fer. L’eau s’écoule vers le bas, et le film est donc plus mince en haut qu’en bas. Bac d’eau laiteuse Un bac de verre de 56 cm avec un peu de lait dans l’eau. Les minuscules particules diffusent la lumière bleue hors du faisceau. Lampe UV Un tube de lumière noire qui émet des ultraviolets à 365 nm, que l’œil voit à peine. Échantillons luminescents De gauche à droite : surligneur, eau tonique, fluorite, willémite, calcite, papier blanc et étoile phosphorescente. Lampe à corps noir Une lampe dont le filament peut être réglé de 1000 à 10 000 K. La carte à côté montre six pastilles peintes sous sa lumière. Tube à décharge Un tube de verre rempli de gaz à basse pression, allumé par une haute tension. Chaque gaz donne son propre ensemble de raies. Spectroscope Étale la lumière du tube en spectre. Le panneau à côté montre ce que l’on verrait dans l’oculaire. Planche de réponse des cônes Les courbes des cônes L, M et S avec un trait à la longueur d’onde choisie, et trois barres pour la force de la réponse de chaque type. Planche de vision des couleurs Une planche de points avec un 5 caché, deux pastilles A et B et une rangée de teintes, toutes redessinées comme les voit la vision choisie. Aile de morpho Un papillon morpho modèle. Son bleu vient d’empilements de couches de chitine et d’air, et la couleur change donc avec l’angle de vue.
