Disque de Newton

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La vidéo "Disque de Newton"

Sommaire

Présentation de l'expérience

Un disque multicolore qui devient blanc lorsqu'il tourne, comment ça marche ?

Cette fiche explique la fabrication simple d'un disque de Newton, sorte de toupie portant un disque composé de faisceaux de couleurs. En faisant tourner ce disque, on comprend mieux de quoi est composée la lumière blanche.

Matériel

  • Feuille blanche cartonnée
  • Ciseaux
  • Compas
  • Bouchon en liège
  • Crayon à papier + gomme
  • Feutres de couleur
  • Un clou
  • Une vrille (ou une vis)

L'expérience

La manipulation

  • Découper un disque de 15 cm de diamètre dans du papier cartonné blanc.
  • Prendre un écartement d'environ 6,5 cm avec le compas. Reporter cet écart sur le cercle pour pouvoir tracer 7 secteurs angulaires.
  • Colorier chaque segment avec une couleur dans l'ordre suivant :
    • Violet ;
    • Indigo ;
    • Bleu ;
    • Vert ;
    • Jaune ;
    • Orangé ;
    • Rouge.
  • Avec la vrille (ou la vis), faire un premier trou dans le bouchon en liège.
  • Piquer le clou dans le centre du disque de papier et l'enfoncer dans le premier trou percé dans le bouchon en liège.
  • Faire tourner le disque et observer.

Que voit-on ?

Lorsqu'il tourne, les couleurs du disque semblent disparaître et laissent apparaître du blanc.

Explications

De manière simple

Chaque couleur est perçue un court instant par notre œil : cela s'appelle la "persistance rétinienne". Comme le disque tourne rapidement, les couleurs se superposent en raison de ce phénomène. Or le mélange de toutes ces couleurs donne le blanc de la lumière. Notre cerveau est donc abusé et perçoit le blanc.

Questions sans réponses

  • Que se passe t-il si on modifie l'ordre des couleurs ? Et si on déséquilibre la taille des segments ?
  • Si on filme la scène, la caméra est-elle "abusée" tout comme notre cerveau ?

Allons plus loin dans l'explication

  • La persistance rétinienne : La persistance rétinienne est un phénomène qui consiste pour l'œil et le cerveau à superposer une image qui vient d'être vue à l'image que l'on est en train de voir. La persistance rétinienne est plus marquée et plus longue si l'image observée est lumineuse. Nous pouvons comparer notre expérience à ce que l'on observe sur un écran de téléviseur. A nos yeux l'image semble stable, elle ne clignote pas. Or en réalité l'écran n'émet les images que par intermittence, mais notre oeil et notre cerveau ne perçoivent pas les interruptions car les images s'enchaînent trop vite.

[1] La persistance rétinienne sur Wikipédia.

  • La somme des couleurs de l'arc en ciel compose "le blanc" : La lumière blanche est la somme de la multitude de couleurs présentes dans l'arc en ciel. En effet, nous avons ici colorié sept segments de couleurs différentes, mais en fait l'arc en ciel est composé d'un nombre incalculable de couleurs. Lorsque l'on additionne ces couleurs, on obtient le blanc pur. C'est pour cela qu'en faisant tourner très vite le disque de couleurs on croit le voir blanc.

[2] Le spectre visible sur Wikipédia.

Liens avec d'autres expériences

Expériences sur Wikidébrouillard

Applications : liens avec le quotidien

La persistance rétinienne est utilisée pour donner l’illusion du mouvement dans les films et les dessins animés, qui diffusent en fait une succession d’images fixes. Le cinéma sur pellicule produit des films utilisant 24 images par seconde, or chaque image vue par l’œil humain persiste dans son cerveau pendant environ 1/25e de seconde. En regardant un film, le cerveau superpose donc les images et on a l’impression de voir des images en mouvement.

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