Lumière et couleurs

Auteurs : Stéphanie Maarek(plus d'infos)
Résumé :
Extrait de Nouvel Autodidactique aux Editions Quillet. Ouvrage collectif, publication en mars 1993.
Copyright :
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Sans lumière, on ne voit pas les objets, et encore moins leurs couleurs !

Nous ne voyons des corps que s'ils envoient de la lumière vers notre oeil. Et la couleur de ces corps dépend, d'une part de la composition de cette lumière que nous recevons, ou, plus précisément, de la composition du spectre de cette lumière ; d'autre part de la réponse de notre système visuel à la lumière reçue et de l'interprétation qu'en fait notre cerveau et qui peut être très subjective ...

Le spectre de la lumière est l'ensemble des "longueurs d'onde ", ou ce qui revient au même, des "fréquences" dont elle est constituée. Chaque longueur d'onde appartenant au domaine du "visible" correspond à une couleur. Par exemple, si le spectre d'une lumière renvoyée par un objet ne possède que des longueurs d'onde (dans le domaine visible) de l'ordre de 750 nm, on dira que cet objet est "rouge" ; l'impression que nous mettons derrière le mot "rouge" dépend ensuite de chacun.

Si le spectre d'une lumière envoyée par un corps possède plusieurs longueurs d'onde (ce qui est pratiquement toujours le cas car il est impossible d'isoler un faisceau lumineux parfaitement monochromatique, hormis avec les lasers...), notre oeil "mélange", "superpose", "somme" chacune des couleurs correspondantes et l'on "voit" donc la couleur résultante. On dit que l'oeil est un instrument intégrateur (au contraire du spectroscope du physicien qui fait l'analyse de la lumière, c'est-à-dire qui sépare ses différentes composantes ).
Par exemple, si le spectre d'une lumière renvoyée par un objet possède les longueurs d'onde relatives au rouge et au vert, cet objet sera vu jaune. Ce fait montre que si à chaque longueur d'onde est associée une couleur, l'inverse n'est pas vrai. Une même couleur jaune peut être perçue lorsque la lumière reçue comporte soit une radiation monochromatique dans le "jaune", soit deux radiations monochromatiques dans le "rouge" et le "vert", soit un ensemble de plusieurs radiations plus ou moins intenses...

D'où vient cette lumière envoyée par les corps, et qui permet de les voir et de définir leur couleur ? De quoi dépend la composition de son spectre ?

Il faut comprendre que les objets qui nous entourent sont des "sources secondaires" de lumière, c'est-à-dire qu'ils renvoient vers l'oeil de la lumière provenant d'une "sources primaires", après avoir modifié plus ou moins son spectre. Ainsi, la composition finale du spectre de la lumière que l'objet émet dépend de deux choses : la composition de la lumière incidente qui l'éclaire, et la manière dont l'objet modifie son spectre.

Comment un corps peut-il modifier le spectre d'une lumière ?
Imaginons un corps éclairé par une lumière dite "blanche", c'est-à-dire possédant toutes les longueurs d'onde du domaine visible (environ 400 à 800 nm ).

  • soit cet objet diffuse (renvoie dans toutes les directions de l'espace) toutes les radiations lumineuses reçues (donc toutes les longueurs d'onde du visible) et il est alors vu blanc (c'est pour cela que l'on parle de lumière blanche : un objet qui la diffuse entièrement, est vu blanc) ;
  • soit cet objet absorbe, grâce à des pigments, toutes les radiations du visible et n'en renvoie aucune, il est vu noir ;
  • soit il absorbe une partie seulement des longueurs d'onde reçues : le spectre initial est alors modifié (il est privé des longueurs d'onde absorbées) et la couleur de l'objet dépend du spectre final comme on l'a vu précédemment.

Illustrons ces faits par quelques exemples ... La lumière du Soleil est dite "blanche" (elle possède toutes les longueurs d'onde du visible). En plein jour, à la lumière du Soleil, l'herbe est ainsi vue verte car elle absorbe toutes les longueurs d'onde reçues sauf celles qui donnent la sensation de vert ... La lumière issue des lampes à vapeur de sodium est dite "jaune" (elle ne possède dans son spectre que les longueurs d'onde caractérisant le jaune). Dans les tunnels éclairés par des lampes à vapeur de sodium, une voiture, rouge en plein jour, est vue noire : en effet elle absorbe toutes les longueurs d'onde sauf celles qui définissent le rouge ; comme elle ne reçoit que les longueurs d'onde caractérisant le jaune qu'elle absorbe, et ne pouvant renvoyer de lumière rouge puisqu'elle ne reçoit pas la bande de longueurs d'ondes correspondante, elle ne renvoie donc rien et est vue noire.

En conclusion :

  • L'information sur la couleur est transportée par la lumière ;
  • la couleur d'un objet dépend : du spectre de la lumière qui l'éclaire, de la façon dont il le modifie, et de l'interprétation que notre oeil fait du spectre de la lumière qu'il reçoit de cet objet.

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