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Activité 10 – TP : observer les spectres lumineux d'un atelier TP EXPÉRIMENTAL

Ch09 – Ondes EM | 1ère ERA-MA | ⏱ 1 h (TP) | Binôme

Dernière mise à jour : 1 juin 2026

Ce que tu vas apprendre :

🤔 Avant de commencer

Pourquoi un bois qui paraît beige clair en magasin paraît verdâtre une fois dans ton atelier ?

Le rendu des couleurs d'un objet dépend du spectre de la lumière qui l'éclaire. Magasins utilisent souvent des LED « blanc froid » 6 500 K avec IRC ≥ 90 → couleurs fidèles. Si l'atelier a des néons fluo bas de gamme (IRC 70), une partie du spectre est manquante : le bois paraît différent. C'est crucial pour la finition bois (assemblage de teintes, choix essences) : un mauvais éclairage = mauvais choix esthétiques.

Objectif du TP

Observer et comparer les spectres de différentes sources lumineuses : lampe à incandescence, lampe basse consommation (fluo), LED blanche froide, LED warm. Identifier le type de spectre. Conclure sur le choix d'éclairage en atelier de menuiserie.

🧰 Matériel

3 types de spectres lumineux à observer Spectre continu (incandescence) Spectre LED blanc froid (pic bleu + bande jaune) Spectre fluo compacte (raies bleues, vertes, jaunes)

📖 Vocabulaire

Spectre continu
Toutes les longueurs d'onde présentes. Lumière du jour, incandescence. Excellent rendu des couleurs.
Spectre de raies
Seulement quelques λ précises. Lampe sodium, néon. Mauvais rendu des couleurs.
IRC (Indice de Rendu des Couleurs)
Échelle 0-100. 100 = lumière du jour parfaite. Atelier menuiserie : IRC ≥ 80 obligatoire, ≥ 90 recommandé.
Température de couleur (K)
2 700 K = chaud (jaune-orange). 4 000 K = neutre. 6 500 K = blanc froid (bleuâtre). Atelier travail : 4 000-6 500 K.

Protocole — Partie A : observation des spectres

  1. Pointer le spectroscope vers chaque source, à 50 cm.
  2. Observer le spectre obtenu dans l'oculaire.
  3. Noter : type de spectre (continu / raies / mixte), couleurs visibles, intensité relative.

Q1 APP — Tableau d'observation

SourceType spectreCouleurs visiblesTrous (couleurs absentes)
Incandescence 40 W.........
LED blanc froid.........
LED warm.........
Fluo compacte.........
Soleil (fenêtre).........

Incandescence : continu chaud, riche en rouge/orange, déficit du bleu.

LED blanc froid : continu quasi complet mais pic à 450 nm (LED bleue) + bande jaune (phosphore). Manque souvent du rouge profond.

LED warm : similaire mais pic bleu réduit, dominante orange-jaune.

Fluo : raies discrètes (mercure 405-435-546 nm + phosphores). Manque le rouge profond. IRC souvent < 80.

Soleil : continu complet, légères raies sombres (Fraunhofer). Référence ultime.

Q2 ANA

Quelle source restitue le mieux les couleurs des bois ?

Hiérarchie pour le rendu des couleurs (IRC) :

  1. Lumière du jour (IRC = 100, référence).
  2. LED haut de gamme IRC 95+ (matières précieuses, atelier ébénisterie haute qualité).
  3. LED standard IRC 80-90 (atelier menuiserie courant).
  4. Incandescence (IRC 100 mais énergivore, interdite à la vente).
  5. Fluo compacte IRC 70-80 (qualité moyenne).
  6. Néons industriels IRC 50-70 (à éviter pour finition).

Recommandation : LED 4 000 K IRC ≥ 90 pour atelier bois.

Q3 REA

Calculer la fréquence d'un photon vert à λ = 550 nm.

f = c / λ = 3 × 10⁸ / (550 × 10⁻⁹) = 5,45 × 10¹⁴ Hz.

Au centre du spectre visible. C'est aussi la couleur où l'œil humain est le plus sensible (sensibilité photopique).

Q4 ANA

Test perception : placer un échantillon de chêne clair sous chaque éclairage. Que constate-t-on ?

Sous incandescence : chêne paraît plus chaud, doré, plus rouge.

Sous LED warm 2 700 K : idem (encore plus doré).

Sous LED blanc froid 6 500 K : chêne paraît plus pâle, parfois légèrement verdâtre.

Sous fluo : variable selon qualité IRC. Souvent moins flatteur.

Sous lumière du jour : référence, couleur « vraie ».

Conséquence : toujours valider un choix d'essence à la lumière du jour avant pose finale.

Q5 ANA

Sami (atelier) hésite entre LED 4 000 K et 6 500 K. Quel choix recommander pour la finition bois ?

LED 4 000 K (« blanc neutre »). Compromis idéal :

  • Pas trop chaud (jaunâtre) qui masque les teintes claires.
  • Pas trop froid (bleuté) qui rend les teintes ternes.
  • Bon rendu pour distinguer les nuances dans le chêne, hêtre, noyer.

Avec IRC ≥ 90 : qualité quasi équivalente à la lumière du jour. Pour atelier ébénisterie : indispensable.

La 6 500 K est plus dynamisante (« énergie ») mais peut fatiguer les yeux en travail prolongé.

Q6 ANA

Sources d'erreur dans l'observation au spectroscope ?

  • Mauvaise calibration du spectroscope : positions des couleurs décalées.
  • Lumière parasite : autres sources qui contaminent l'observation.
  • Distance variable à la source : différences d'intensité.
  • Subjectivité de la perception des couleurs (varie d'un observateur à l'autre, surtout en cas de daltonisme partiel).

Mesure pro : spectromètre numérique (Pro 100-500 €), photographique d'un spectre puis analyse logicielle. Pour TP de découverte : spectroscope à main suffit.

Q7 VAL

Sami veut remplacer ses tubes fluo T8 par des LED dans son atelier de 200 m². Conseil ?

  • Choisir LED tubes T8 retrofit 4 000 K, IRC ≥ 90.
  • Puissance : ~ 18-22 W par tube (vs 36-58 W ancien fluo). Économie 50-60 %.
  • Densité d'éclairage atelier : 500 lux minimum (norme NF X 35-103). Pour 200 m² : ≈ 100 000 lumens nécessaires = ~ 25 tubes LED 4 000 lm.
  • Investissement ~ 25 × 30 € = 750 €. Économie ≈ 400 €/an d'électricité. ROI 2 ans.
  • Bonus : qualité de finition bois améliorée, satisfaction client.

Q8 COM — Compte-rendu (10 lignes)

TP — Spectres lumineux d'atelier — [Nom, Prénom, classe, date]
Objectif : observer 5 spectres lumineux et conclure sur le choix d'éclairage en menuiserie.
Matériel : spectroscope, 5 lampes différentes, échantillons bois.
Résultats : incandescence = continu chaud. LED 4 000 K = continu avec pic bleu. Fluo = raies discrètes. Soleil = continu complet (référence).
Perception bois : couleurs varient selon source. Lumière du jour = référence absolue.
Conclusion : Pour atelier menuiserie/ébénisterie, privilégier LED 4 000 K IRC ≥ 90. Toujours valider les choix esthétiques à la lumière du jour. Investissement LED rentabilisé en 2 ans + qualité rendu améliorée.

✅ Auto-évaluation

Bonus — Lumière du jour Nord vs Sud

Les ateliers d'artistes et d'agencement haut de gamme préfèrent l'éclairage Nord. Pourquoi ?

  • La lumière du Nord est diffuse, sans rayons directs (pas de soleil traversant les fenêtres). Stable toute la journée.
  • Température de couleur ≈ 6 500-7 500 K (plus froide que le Sud).
  • IRC = 100 (lumière du jour).
  • Pas d'ombres marquées qui faussent les perceptions de relief.

Inconvénient : intensité plus faible (10 000-15 000 lux Nord vs 60 000+ lux Sud direct). Compense par fenêtres plus grandes ou complément LED.

Pour finitions précieuses (ébénisterie, restauration) : fenêtre Nord ou Nord-Est obligatoire.

À retenir

📚 TP de fin de chapitre Ch09.