Electromagnetisme et perception des couleurs

[valerieCoper]

Bonjour à tous,

mon TPE consiste à expliquer la perception des couleurs à partir d'une onde électromagnétique.

L'exposé est donc diviser en deux parties :
1)comment un objet d'une couleur rouge nous renvoie que du rouge.
2)comment l'oeil et le cerveau restitue l'objet.

ce qui me bloque c'est la premiere partie.
D'apres ce que j'ai compris et appris à partir d'internet, et que l'on peut modéliser les liaisons entre atomes et entre molécules par des ressorts. On peut meme modéliser la liaison noyau et nuage électronique par un ressort également. Ce qui m'arrange pas mal car un ressort n'est pas tres compliqué à comprendre.

On sachant que la lumiere est une onde Electromagnétique, on sait donc quelle possede un champ électrique qui varie. C'est ce champ qui va faire bouger les liaisons des ressorts (car les liaisons ont des moments dipolaires). Et c'est la ou j'ai des problemes de compréhension :

la fréquence du ressort ne peut pas etre différent que la fréquence du champ électrique de la lumiere. Alors comment de la lumiere dans le spectre visible peut se transformer en énergie thermique qui a une fréquence dans les infrarouges ?

et que signifie le terme absorbé ? on utilise tout le temps ce terme en cours et il n'a pas trop de sens pour moi : ca veut dire que l'onde electromagnétique est resté dans l'objet et met du temps à sortir de l'objet ?

PS : j'aimerai des explications mais pas avec de la physique quantique car ca va etre difficile pour moi vu mon niveau de comprendre d'ou sorte ces idées. Alors qu'avec le ressort ca me parait plus abordable pour moi. Et il me semble que les physiciens avait compris la couleur des objets avant l'arrivé de la physique quantique

merci beaucoup pour votre temps et votre aide
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[gts2]

L'idée du ressort ne me parait pas vraiment une bonne idée. Elle pourrait convenir pour les vibrations de longueur d'une liaison éventuellement, mais cela ne donne pas de transition dans le visible.
Il vaut mieux voir cela comme une boite noire pour ce qui est du phénomène au niveau atomique et faire l'étude expérimentalement en vous appuyant sur la spectrophotomètrie : comparaison de la couleur d'une solution et du spectre d'absorption.

"la fréquence du ressort ne peut pas être différent que la fréquence du champ électrique de la lumière."
Je suppose que vous voulez dire qu'il y aura absorption si la fréquence du champ électrique de la lumière est égale à la fréquence propre d'oscillation du système atomes/ressort.
Oui.

"Alors comment de la lumière dans le spectre visible peut se transformer en énergie thermique qui a une fréquence dans les infrarouges".
1- la molécule absorbe le photon et se trouve alors dans un état excité
2- elle retourne par différents moyens à son état fondamental
3- parmi ces moyens, il y a des désexcitations non radiatives qui font que l'énergie se retrouve sous forme d'énergie thermique, cela veut simplement dire que les molécules sont un peu plus agitées et que la température augmente, l'infrarouge n'a rien à voir la dedans (au premier niveau...).

"ca veut dire que l'onde électromagnétique est resté dans l'objet et met du temps à sortir de l'objet "
Il me semble avoir vu passer cette même question dans un autre fil...
Non l'onde a vu son amplitude diminuée. C'est plus simple en terme de photon : le photon disparait en donnant son énergie à la molécule.

[valerieCoper]

"Je suppose que vous voulez dire qu'il y aura absorption si la fréquence du champ électrique de la lumière est égale à la fréquence propre d'oscillation du système atomes/ressort.
Oui"

non pour moi il y a reflexion, car les premieres molécules vont renvoyer une grande partie de l'énergie de la lumiere, car la fréquence de la lumiere est égale à la fréquence de raisonnance du ressort. Si la fréquence de la lumiere est tres différente de la fréquence de raisonnance du ressort, alors les molécules laisses passer la lumiere, l'objet est transparent. Et l'absorption je sais pas trop c'est quoi, à part dire que l'energie de la lumiere qui sort en entré et en sortie de l'objet est trop faible pour le voir. Mais alors que ce passe t'il dans l'objet, les ressorts oscillent toujours ??

Oui je suis d'accord qu'il faut que je m'appuie sur la spectrometrie mais j'aurais aimé expliquer ce qui se passe physiquement.

"Non l'onde a vu son amplitude diminuée. C'est plus simple en terme de photon : le photon disparait en donnant son énergie à la molécule." mais alors les ressorts dans l'objet sont encore en mouvement ? donc les molécules émettent de la lumiere visible mais avec une amplitude trop faible pour le voir ?

dsl si je pose des questions vraiment bas niveau mais j'ai beaucoup de mal à comprendre la chose.

[gts2]

Pour moi il y a réflexion, car les premières molécules vont renvoyer une grande partie de l'énergie de la lumière, car la fréquence de la lumière est égale à la fréquence de raisonnance du ressort.

résonance.
Ce que vous décrivez correspond à un cas particulier, celui de la réflexion spéculaire sélective, autrement dit un objet type miroir, dans ce cas la couleur réfléchie est la couleur absorbée, mais c'est loin d'être le cas le plus fréquent.
Exemple : réflexion sur la surface bien lisse d'une solution absorbante, ou sur un miroir en cuivre.
Souvent cela est masqué par la diffusion pour laquelle la couleur est la complémentaire de la couleur absorbée.

"La plupart des couleurs observées sont des couleurs de «masse», issues de l'absorption sélective de la lumière qui pénètre un peu sous la surface du corps coloré avant d'être diffusée. Cela explique pourquoi la lumière transmise par un verre coloré est de la même couleur que la lumière qu'il réfléchit. A l'inverse, de fines pellicules métalliques ont une couleur de «surface», résultant d'une réflexion sélective. Par conséquent, la lumière transmise sera complémentaire de la lumière réfléchie. Par exemple, la lumière transmise par une fine feuille d'or est de couleur bleu-vert, tandis que celle qu'elle réfléchit est jaune."

Et l'absorption je sais pas trop c'est quoi, à part dire que l'énergie de la lumière qui sort en entré et en sortie de l'objet est trop faible pour le voir. Mais alors que ce passe t'il dans l'objet, les ressorts oscillent toujours ??

Je répète que vos ressorts me semble une analogie pas tout à fait adéquate. On fait comme si... Au bout d'un certain temps, les ressorts ont arrêté d'osciller, mais le système (masse/ressort) va se déplacer un peu plus vite : la température a augmenté.

"Non l'onde a vu son amplitude diminuée... le photon disparait en donnant son énergie à la molécule." mais alors les ressorts dans l'objet sont encore en mouvement ? donc les molécules émettent de la lumiere visible mais avec une amplitude trop faible pour le voir ?

Les "ressorts" sont encore en mouvement juste après, mais s'arrêtent vite en dissipant l'énergie de manière non radiative : un objet noir exposé au soleil absorbe et quelle est la conséquence ? sa température augmente.
Remarque : les molécules peuvent, en effet, éventuellement réémettre de la lumière (fluorescence, phosphorescence).

[A voir en vidéo sur Futura]