Disque de Newton: ce qu’il est et comment il fonctionne
Il suffit de regarder ses cahiers, les dessins à colorier que ses professeurs lui donnent, les petits graffitis dont il orne les pages… la couleur rend tout plus gai!
Pourriez-vous imaginer un arc-en-ciel sans couleurs ? La couleur est un jeu d’ondes lumineuses, de couleurs qui se reflètent, qui se réabsorbent, constitué par les yeux et la façon dont les yeux eux-mêmes voient …C’est en tout cas ce que nous apprend le disque de Newton!
Qu’est-ce que le disque de ce qu’il est Newton ?
Le disque de Newton est un disque sur lequel on trouve sept segments colorés selon les couleurs de l’arc-en-ciel et qui porte le nom de son inventeur : Isaac Newton. En le faisant tourner, le disque mélange la lumière réfléchie par les différentes couleurs, reflétant une lumière blanchâtre.
Cela crée l’illusion que les couleurs ont tendance à devenir uniformes et blanches. C’est l’une des expériences qui a permis à Newton d’expliquer que la lumière apparemment blanche est en fait une combinaison des sept couleurs de l’arc-en-ciel.
Caractéristiques du disque de Newton
Lorsque vous fixez une source lumineuse, l’image transmise sur la rétine (la partie de l’œil sensible à la lumière) y reste pendant un certain temps, même après avoir détourné le regard de la source. On appelle cela : la persistance rétinienne. Dans le cas du disque de Newton, chaque couleur est capté par la rétine et le stimulus persiste même après que la couleur qui l’a produit a été remplacée par une autre.
Le résultat est la fusion de toutes les couleurs du disque sur la rétine. Le cerveau interprète les informations reçues comme étant celles produites par la somme des ”couleurs” de toutes celles qui composent la lumière du soleil et, par conséquent, le disque semble blanc, même s’il ne l’est évidemment pas. Le cinéma (mais pas seulement) exploite le phénomène de la persistance de l’image rétinienne, en effet, la continuité apparente des images est due à cette propriété.
Disque de Newton : comment bien le dessiner ?
Bien sûr, c’est vraiment très difficile de comprendre la théorie du disque d eNewton uniquement avec des mots,… il faudrait une expérience ! Êtes-vous prêt à vous mettre dans la peau d’un petit scientifique à la recherche de la magie de la roue de Newton ?
Alors trouvez-vous un crayon,une règle, un rapporteur, une gomme (si nécessaire), des crayons de couleur, des CDs imprimables, un petit moteur 2 électrique 2 ou 3 volts (alimentation sur pile)
Alors comment procéder pour dessiner et fabriquer un disque de Newton ? Avec un crayon et un rapporteur, tracez les différents segments de notre roue magique sur le CD imprimable : 61° en rouge, 34° en orange, 54,5° en jaune, 61° en vert, 54,4° bleu, 34° indigo et 61° pour le violet.
Après avoir dessiné les coins pour diviser les différents segments, avec la règle et le crayon, coloriez-les -les entièrement du centre vers l’extérieur.
Dessinez les différents segments selon la légende avec des crayons de couleur. Vous aurez obtenu un cercle chromatique magique comme celui d’Isaac Newton. Ace stade, il ne reste plus qu’à préparer l’expérience : fixez le cd sur un petit moteur de 2 ou 3 volts et activez –le.!
Magie ! les couleurs, si claires et nettes, alors que le CD tourne à toute vitesse dans le lecteur, s’estompent et… de ce tourbillon jaillit la lumière blanche ! Le CD est blanc ! Où sont passées nos couleurs ? En fait, lorsque le CD ralentira sa rotation, elles réapparaîtront et vous pourrez les voir dans toute leur splendeur ! Qu’en pensez-vous, stupéfiant, non ?
Pourquoi l’expérience du disque de Newton est précieuse pour la science ?
Cyrille BERNIZET, vector by Adam Rędzikowski, CC BY-SA 3.0, via Wikimedia Commons
À l’aide d’un prisme en verre, Newton a donc décomposé la lumière du soleil (lumière blanche) en un spectre où les couleurs se dégradent du rouge à l’orange, de l’orange au jaune, puis du vert et du bleu à l’indigo et au violet. Cela explique le mystère de l’arc-en-ciel. Newton a expliqué la formation du spectre en admettant que toutes les couleurs étaient déjà présentes dans la lumière ”blanche” du soleil avant sa décomposition.
Et pour confirmer son hypothèse, Newton a conçu une expérience inverse de la précédente qui a produit la ”recomposition” des couleurs. Newton a d’abord réalisé la décomposition de la lumière, puis à l’aide d’une grande lentille convergente, il a fait converger toutes les couleurs en un seul point. Les couleurs ont disparu et on obtient à nouveau un rayon de lumière blanche.
Newton est parvenu à la conclusion que la couleur des objets qui nous entourent est liée à la façon dont les surfaces réagissent à la lumière. Un objet rouge a cette couleur car il conserve toutes les autres couleurs et ne nous renvoie que du rouge. Il a complètement exclu la possibilité que les couleurs puissent exister dans l’obscurité, car les couleurs sont indissociablement liées à la présence de la lumière.
La théorie des couleurs de Newton est restée la base des développements ultérieurs de la recherche scientifique sur les phénomènes optiques et liés à la lumière. L’hypothèse corpusculaire domine encore la physique d’aujourd’hui !
A quoi sert le disque Newton ?
Soutenu par une longue série d’expériences, Newton est arrivé à la théorie corpusculaire. Pour Newton, les corps lumineux émettaient des corpuscules immatériels. Il tente également d’expliquer les couleurs en admettant que la lumière ”blanche” est un mélange d’autant d’espèces de corpuscules qu’il y a de couleurs différentes. En lumière blanche, tous les corpuscules formant un rayon traversent l’air à l’unisson.
En revanche, lorsque le rayon traverse un prisme de verre, les corpuscules lumineux sont influencés par les forces des particules de matière. C’est toute notre manière de voir le monde qui est finalement résumée dans l’expérience du disque de Newton!
