Télécharge Notes sur les couleurs et plus Notes au format PDF de Principes fondamentaux de physique sur Docsity uniquement!
Définition: Nous nommons "couleur" la perception d'un excitation lumineuse suite à un processus neurophotochimique par l'oeil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes lumineuses avec une (ou des) amplitude(s) donnée(s).
Remarque: Il importe de ne jamais confondre "couleur", notion perceptive, et "longueur d'onde",
notion physique. Ainsi, l'oeil humain est le plus souvent incapable de distinguer un jaune
monochromatique théorique (une seule longueur d'onde) d'une composition correspondante de
vert et de rouge. Cette illusion permet d'afficher du jaune sur nos écrans d'ordinateur, et, plus
généralement n'importe quelle couleur
De par le fait que la partie sensible de la rétine de l'oeil humain est composée d'éléments appelés "cônes" sensibles chacun à un petit intervalle correspondant respectivement au rouge (via la molécule d'érythrolable), au vert (via la molécule de chlorolabe) et au bleu (via la molécule d'érythrolabe), nous pouvons créer n'importe quelle couleurs en additionnant ces trois couleurs de base appelées "couleurs fondamentales additives" (ou "couleurs primaires additives"). Cela s'appelle la "synthèse additive" des couleurs.
L'associations française de normalisation (AFNOR) a défini au 20ème siècle la principe de trivariance visuelle de la manière suivante: Un rayonnement de couleurs quelquonque peut être produite visuellement à l'identique par le mélange algébrique, en proportions définies de manière unique, des flux lumineux de trois rayonnements qui peuvent être arbitrairement choisis, sous réserver qu'aucune d'eux ne puisse être reproduit par un mélange des deux autres.
Dans ce qui suit, nous noterons le rouge (R), le vert (V), le bleu (B), le blanc (W), le noir (N).
Couleur Longueur d'onde [ nm ] Fréquence [ THz ]
rouge ~ 625- 740 ~ 480- 405
orange ~ 590- 625 ~ 510- 480
jaune ~ 565- 590 ~ 530- 510
vert ~ 520- 565 ~ 580- 530
cyan ~ 500- 520 ~ 600- 580
bleu ~ 446- 500 ~ 690- 600
violet ~ 380- 446 ~ 790- 690
Tableau: 39.1 - Valeurs de quelques longeurs d'onde et fréquences Il est claire que vu les fréquences du spectre visible ce ne sera pas demain qu'avec les matériaux connus au début du 21ème siècle que nous allons construire des antennes ou paraboles capables d'émettre à de telles fréquences! Déjà que 120 [GHz] c'est un exploit alors 500 [THz] demain....
Remarque: Les cônes L de la rétine sons sensibles aux ondes longues (580 [ nm ]), donc les
rouges. Les cônes M , sensibles aux ondes moyennes (545 [ nm ]), donc les verts. Les cônes S ,
sensibles aux ondes courtes (440 [ nm ]), donc les bleus. Quand au choix de cette gamme précise
du spectre électromagnétique par la Nature, il suffit de regarder le spectre d'absorption de l'eau
pour voir que ça tombe pile dans une fenêtre où l'eau absorbe très peu. Du coup, nous pouvons
voir loin même par temps humide.
En pointant trois faisceaux lumineux (R,V etB) au même endroit, nous pouvons obtenir (au fait il serait plus rigoureux de dire "percevoir" car ceci est propre seulement à certains mammifères trichromates) de la lumière blanche. Nous disons alors que le blanc (dans le sens humain du terme) est la somme des trois couleurs fondamentales additives (rappelons qu'au fait le blanc est rigoureusement la somme des toutes les couleurs du spectre - donc que le blanc est constitué d'un spectre lumineux continu). Toutes les couleurs imaginables sont obtenues en variant l'intensité de chacun des trois faisceaux. Le noir est obtenu quand nous n'envoyons aucune lumière du tout. Par exemple, si nous additionnons (dans le sens théorique du terme : avec des composants de couleurs infiniment petits et transparents...) juste du rouge et du vert, nous obtenons du jaune (J), si nous additionnons se du rouge et du bleu, nous obtenons du Magenta (M), si nous additionnons du vert et du bleu, on obtient du Cyan (C). Nous pouvons donc résumer cela par les équations suivantes :
Ces trois couleurs (J,M,C) obtenues en additionnant deux couleurs fondamentales additives sont appelées "couleurs secondaires additives".
Schéma de la synthèse additive :
Il est donc plus utile d'utiliser les filtres jaunes, magenta et cyan (J,M, etC) des couleurs additives secondaires. En effet, un filtreJ laisse passer du jaune, c'est-à-direRV. Il ne soustrait donc que leB à la lumière blanche d'origine. Selon le même principe, un filtreM soustraitV et un filtreC soustraitR Nous remarquons alors que la superposition de deux filtres de ces couleurs secondaires donne une nouvelle couleur sur un support existant. Nous pouvons ainsi synthétiser n'importe quelle couleur en variant l'intensité de chacun des trois filtres (J,M etC) que nous superposons (sur le rétroprojecteur ou le papier par exemple). Nous appelons ces trois couleurs les "couleurs fondamentales soustractives".
Schéma de la synthèse soustractive :
Exemples: E1. Un écran de télévision ou d'ordinateur fonctionne sur le principe de la synthèse additive des couleurs. En effet, en regardant l'écran à la loupe, on peut se rendre compte qu'il est rempli de petits groupes de trois luminophores (zone brillant quand on l'excite)R,V etB. Ces luminophores sont tellement proches que quand ils s'allument ensemble, ils donnent l'impression de se confondre et on perçoit uniquement la synthèse additive des trois (pixel). Par exemple, sur un écran de télévision entièrement rouge, seuls les luminophores rouges brillent. Par contre, si l'écran vire au jaune, cela veut dire que les luminophores verts brillent en même temps que les rouges. E2. A l'opposé de la télévision, nous trouvons les procédés d'imprimerie qui fonctionnent en synthèse soustractive. En effet, la feuille est blanche et il faut lui enlever des couleurs pour
obtenir celle que nous désirons. La technique est la même que celle des filtres : les encres contiennent des pigments qui filtrent certaines couleurs. En utilisant des encresJ,M etC, nous pouvons obtenir toutes les couleurs du spectre visible. Toutefois, les pigments ne sont pas parfaits et le noir est très difficile à obtenir (surcharge d'encre et teinte plutôt brun foncée). Nous avons donc recours au noir comme quatrième couleur. Ce système s'appelle "l'impression en quadrichromie". Il est utilisé par exemple par la plupart des imprimantes couleurs et dans les rotatives de journaux.
Il est intéressant maintenant de s'intéresser aux phénomènes qui superposent les deux concepts (si nous pouvons dire...). Ainsi, un système qui projette de la couleur selon le système RVB additif ou soustractif peut lui-même être éclaire par un système équivalent. Il en résulte ainsi une superposition d'effets.
Ainsi, quand nous parlons de la couleur des objets, nous nous référons normalement à l'aspect qu'ils ont quand ils sont éclairés par de la lumière blanche.
Exemple: Une tomate rouge, absorbe une partie de la lumière blancheW (VB) et diffuse le reste (R). C'est pour cela qu'elle nous apparaît rouge quand on l'éclaire avec de la lumière blanche. Un citron, lui, apparaît jaune car il absorbe le bleu de la lumière blancheW et diffuse le reste (RV).... Mais qu'en est-il d'une tomate éclairée par une lumière bleue? A quoi ressemble le citron si nous l'éclairons en rouge? Nous pouvons répondre en raisonnant comme suit : comme la tomate absorbeVB et donc intrinsèquement le bleu (B), il ne reste donc rien. Elle apparaît alors noire. Quant au citron, comme il absorbe le bleu (B) et diffuse la lumièreR+V alors si nous l'éclairons seulement avec du rougeR il ne diffusera que du rouge et apparaîtra donc rouge.
