Chap 17 couleur des objets 2020

1) COULEURS SPECTRALE
S
Parmi les ondes électromagnétiques, le domaine réservé aux ondes lumineuses va des ultra
infrarouges
. Et parmi les ondes lumineuses, les ondes lumineuses
longueurs d’ondes comprises entre
La lumière blanche est celle que nous recevons du Soleil ou, plus généralement, celle produit par une
source très chaude.
Elle peut être décomposée par un prisme. On appelle «
ainsi et observable sur l’écran.
La lumière blanche est alors définie par le fait que son spectre contient
l’ensemble
La lumière blanche est donc composée d’un ensemble de
radiations
(onde électromagnétique)
dire d’une seule couleur.
Chaque radiation composant la lumière
blanche est donc repérée par sa position dans le spectre, c’est à
dire par sa couleur et
est caractérisée par
dans le vide (voir compléments chap
itre OBS.4).
Une radiation monochromatique est aussi appelée «
spectrale
couleur unique.
Une
raie.
N DES COULEURS
400 500
U.V.
v
b
bv
S
ET LUMIÈRE BLANCHE :
Parmi les ondes électromagnétiques, le domaine réservé aux ondes lumineuses va des ultra
. Et parmi les ondes lumineuses, les ondes lumineuses
visible
s par l’œil humain
longueurs d’ondes comprises entre
400nm et 800nm.
La lumière blanche est celle que nous recevons du Soleil ou, plus généralement, celle produit par une
Elle peut être décomposée par un prisme. On appelle «
spectre
La lumière blanche est alors définie par le fait que son spectre contient
l’ensemble
continu
des radiations colorées du rouge au violet.
La lumière blanche est donc composée d’un ensemble de
(onde électromagnétique)
monochromatiques, c’est à
Chaque radiation composant la lumière
blanche est donc repérée par sa position dans le spectre, c’est à
est caractérisée par
sa longueur d’onde λ
λλ
λ
itre OBS.4).
Une radiation monochromatique est aussi appelée «
spectrale
». Son spectre ne présente qu’une seule raie et donc une
couleur unique.
Une
couleur est non spectrale si son spectre n’est pas limité à une seule
raie.
PERCEPT
Chapitre 17 Couleur des objets
600 700
vj
j
jo
or
Animation : «
spectre de la lumière blanche et spectre
monochromatique »
Parmi les ondes électromagnétiques, le domaine réservé aux ondes lumineuses va des ultra
-violets aux
s par l’œil humain
ont des
La lumière blanche est celle que nous recevons du Soleil ou, plus généralement, celle produit par une
spectre
» la figure obtenue
La lumière blanche est alors définie par le fait que son spectre contient
des radiations colorées du rouge au violet.
Une radiation monochromatique est aussi appelée «
couleur
». Son spectre ne présente qu’une seule raie et donc une
couleur est non spectrale si son spectre n’est pas limité à une seule
I.R.
800
λ
λλ
λ (nm)
r
spectre de la lumière blanche et spectre

COULEURS PERÇUES :
A) PROBLÉMATIQUE :
La couleur n’est pas une caractéristique intrinsèque de la lumière, mais
l’être humain
à travers une chaîne complexe impliquant l’œil et le cerveau.
La couleur perçue
d’une lumière est l’impression visuelle qu’elle nous donne.
D'un côté
, l'étude de la décomposition de la lumière nous apprend que les couleurs pures sont
monochromatiques, que le vert a sa longueur d'onde caractéristique, le bleu a une autre longueur d'onde
caractéristique, et le jaune, une autre encore.
D'un autre côté, lorsqu’on
mélange deux
couleur jaune.
Question : comment
la somme de deux lumières monochromatiques
par deux ondes (sinusoïdes
; voir page précédente
750 nm pour le rouge) peut mathématiquement donner une onde (sinusoïde) de longueur d’onde
correspondant au jaune (600 nm) ?
Réponse :
en fait ce n’est pas du tout le cas. Cela ne fonctionne pas du tout comme cela. Mais alors,
comment expliquer ce phénomène
appel à la physiologie de l'œil.
B)
PHYSIOLOGIE DE L’ŒIL :
Des cellules photosensibles
(cônes et bâtonnets) dans la
couche la plus profonde. Elles transforment la lumière
reçue en message électrochimique.
Des cellules bipolaires
qui sont le relais entre
photorécepteurs et neurones (
cellules ganglionnaires
dont le très axone constitue le nerf optique relié au
cerveau.
Des cellules horizontales
qui organisent et compressent
le volume de données
électrochimiques
cellules ganglionnaires.
La couleur n’est pas une caractéristique intrinsèque de la lumière, mais
la
perception subjective
à travers une chaîne complexe impliquant l’œil et le cerveau.
d’une lumière est l’impression visuelle qu’elle nous donne.
, l'étude de la décomposition de la lumière nous apprend que les couleurs pures sont
monochromatiques, que le vert a sa longueur d'onde caractéristique, le bleu a une autre longueur d'onde
caractéristique, et le jaune, une autre encore.
mélange deux
lumières de couleur
telles que le vert et le rouge
la somme de deux lumières monochromatiques
(spectrales) qui sont représentables
; voir page précédente
) de
longueurs d’ondes différentes (550 nm pour le vert et
750 nm pour le rouge) peut mathématiquement donner une onde (sinusoïde) de longueur d’onde
en fait ce n’est pas du tout le cas. Cela ne fonctionne pas du tout comme cela. Mais alors,
?
Pour expliquer la sensation produite par le mélange, il faut faire
PHYSIOLOGIE DE L’ŒIL :
(cônes et bâtonnets) dans la
couche la plus profonde. Elles transforment la lumière
qui sont le relais entre
cellules ganglionnaires
)
dont le très axone constitue le nerf optique relié au
qui organisent et compressent
électrochimiques
transmises aux
cellules
ganglionnaires
La rétine, et notamment la
de plusieurs couches de cellules
perception subjective
qu’en a
d’une lumière est l’impression visuelle qu’elle nous donne.
, l'étude de la décomposition de la lumière nous apprend que les couleurs pures sont
monochromatiques, que le vert a sa longueur d'onde caractéristique, le bleu a une autre longueur d'onde
telles que le vert et le rouge
, on voit une
(spectrales) qui sont représentables
longueurs d’ondes différentes (550 nm pour le vert et
750 nm pour le rouge) peut mathématiquement donner une onde (sinusoïde) de longueur d’onde
en fait ce n’est pas du tout le cas. Cela ne fonctionne pas du tout comme cela. Mais alors,
Pour expliquer la sensation produite par le mélange, il faut faire
cellules
photosensibles :
cônes et bâtonnets
cellules
ganglionnaires
cellules
bipolaires
cellules
transversales
Sens de circulation
des messages
électrochimiques
nerf optique
La rétine, et notamment la
fovéa, est tapissée
de plusieurs couches de cellules
.
vers
le cerveau

Il y a deux types de
cellules photosensibles
Les bâtonnets
sensibles aux très faibles lueurs et qui permettent la vision de nuit.
Les cônes
sensibles aux fortes intensités lumineuses. Ils perçoivent les détails et les
couleurs. Ces sont ces cellules qui vont directement nous intéresser dans ce
chapitre
sur la perception des couleurs
C)
COMMENT LES CÔNES INTERPRÈTENT
Il existe trois types de cônes qui
répondent de façons différentes aux lumières colorées qu’il
les cônes « S »
plus sensibles à la couleur
les cônes « M »
plus sensibles à la couleur
les cônes « L »
plus sensibles à la couleur
Lorsqu’un cône reçoit de la lumière, il
produit un signal électr
rapport avec la quantité de lumière
absor
ce
courant en fonction de la couleur de la lumière, c'est
longueur d'onde
, on relève la courbe de sensibilité du cône comme ci
dessus.
On remarque que c
haque type de cône n’est pas sensible
couleur spectrale (bleue, verte ou rou
ge) mais plutôt
spectre visible.
Ainsi, comme il y a trois types de cônes dans la rétine, lorsque cette dernière reçoit de la lumière, chaque type de
cônes réagit en fonction de sa sensibilité et donc, trois types d’impu
Ainsi, notre cerveau code tout signal lumineux, même s’il est monochromatique (couleur spectrale) par
trois valeurs
émises par trois types de cônes.
Exemple : reprenons le cas
d’un mélange de lumière rouge et vert
Mélange d’une l
umière monochromatique
d’une l
umière monochromatique
Les cônes « S » transmette
nt un signal extrêmement faible
Les cônes « M » transmettent un signal
très fort (stimulés
par la lumière verte et la rouge
: somme des 2 stimulations)
Les cônes « L » transmettent un signal
très fort (stimulés
par la lumière verte et la rouge
: somme des 2 stimulations)
Dans les deux cas, le cerveau reçoit pratiquement le même code de 3 impulsions nerveuses globalement de même
niveau.
Donc pour lui, il ne fait pas de différence entre un mélange de vert et de rouge et du jaune.
Au sens physique, le cerveau est leurré
cellules photosensibles
:
sensibles aux très faibles lueurs et qui permettent la vision de nuit.
sensibles aux fortes intensités lumineuses. Ils perçoivent les détails et les
couleurs. Ces sont ces cellules qui vont directement nous intéresser dans ce
sur la perception des couleurs
.
COMMENT LES CÔNES INTERPRÈTENT
-ILS LA
COULEUR DE LA
répondent de façons différentes aux lumières colorées qu’il
plus sensibles à la couleur
bleue.
plus sensibles à la couleur
verte.
plus sensibles à la couleur
rouge.
produit un signal électr
ochimique en
absor
bée. Si on mesure les variations de
courant en fonction de la couleur de la lumière, c'est
-à-dire de sa
, on relève la courbe de sensibilité du cône comme ci
-
haque type de cône n’est pas sensible
qu’à une seule
ge) mais plutôt
des parties entières du
Ainsi, comme il y a trois types de cônes dans la rétine, lorsque cette dernière reçoit de la lumière, chaque type de
cônes réagit en fonction de sa sensibilité et donc, trois types d’impu
lsions
nerveuses sont transmis
Ainsi, notre cerveau code tout signal lumineux, même s’il est monochromatique (couleur spectrale) par
émises par trois types de cônes.
d’un mélange de lumière rouge et vert
e
qui apparaît comme une lumière jaune.
umière monochromatique
verte et
umière monochromatique
rouge :
Lumière monochromatique
nt un signal extrêmement faible
très fort (stimulés
: somme des 2 stimulations)
très fort (stimulés
: somme des 2 stimulations)
Les cônes « S » transmette
nt un signal extrêmement faible
Les cônes « M » transmettent
par la lumière jaune seule)
Les cônes « L » transmettent
par la lumière jaune seule)
Dans les deux cas, le cerveau reçoit pratiquement le même code de 3 impulsions nerveuses globalement de même
Donc pour lui, il ne fait pas de différence entre un mélange de vert et de rouge et du jaune.
Au sens physique, le cerveau est leurré
!
sensibles aux très faibles lueurs et qui permettent la vision de nuit.
sensibles aux fortes intensités lumineuses. Ils perçoivent les détails et les
couleurs. Ces sont ces cellules qui vont directement nous intéresser dans ce
COULEUR DE LA
LUMIÈRE ?
répondent de façons différentes aux lumières colorées qu’il
s reçoivent :
Ainsi, comme il y a trois types de cônes dans la rétine, lorsque cette dernière reçoit de la lumière, chaque type de
nerveuses sont transmis
au cerveau.
Ainsi, notre cerveau code tout signal lumineux, même s’il est monochromatique (couleur spectrale) par
qui apparaît comme une lumière jaune.
Lumière monochromatique
jaune :
nt un signal extrêmement faible
un signal très fort (stimulés
un signal très fort (stimulés
Dans les deux cas, le cerveau reçoit pratiquement le même code de 3 impulsions nerveuses globalement de même
Donc pour lui, il ne fait pas de différence entre un mélange de vert et de rouge et du jaune.

SYNTHÈSE ADDITIVE :
A) DÉFINITION :
Thomas Young
, médecin et physicien anglais (1773
superposer toutes les lumières colorées du spectre
superposant trois lumières colorées (
rouge
une lumière blanche et
en superposant ces trois lumières colorées avec des
on peut obtenir la plupart
des couleurs.
La synthèse additive est
l’impression visuelle
rouge, vert ou bleu. C’est
l’œil et le cerveau
B) SYNTHÈSE ADDITIVE :
Les couleurs précédentes sont obtenues en superposant des faisceaux colorés
intensités lumineuses
. En modifiant les intensités, on peut obtenir la plupart des couleurs.
4)
SYNTHÈSE SOUSTRACTIVE
A)
COMPORTEMENT DES OBJETS
Les objets qui nous entourent sont visibles car ils nous renvoient de la lumière. Cette lumière qu’ils nous
renvoient provient généralement d’une source extérieure (Soleil, lampe…).
rouge
bleu
vert
magenta
jaune
cyan
blanc
absorption
lumière incidente
diffusion
transmission
objet
Animation : « synthèse
additive »
, médecin et physicien anglais (1773
– 1829) établit
qu’il n’est pas nécessaire de
superposer toutes les lumières colorées du spectre
pour former la lumière blanche. En
rouge
, verte et bleue) d’intensités identiques
, on obtient
en superposant ces trois lumières colorées avec des
intensités
réglables
des couleurs.
l’impression visuelle
que l’on a lorsqu’on
superpose 1, 2 ou 3 faisceaux colorés
l’œil et le cerveau
qui réalisent cette synthèse
additive
Les couleurs précédentes sont obtenues en superposant des faisceaux colorés
. En modifiant les intensités, on peut obtenir la plupart des couleurs.
SYNTHÈSE SOUSTRACTIVE
; LES COULEURS DES OBJETS
:
COMPORTEMENT DES OBJETS
FACE À LA LUMIÈRE :
Les objets qui nous entourent sont visibles car ils nous renvoient de la lumière. Cette lumière qu’ils nous
renvoient provient généralement d’une source extérieure (Soleil, lampe…).
Eclairé par l’un avec les trois faisceaux,
de lumières colorées rouge,
vert
diffuser de la lumière blanche (triangle central).
Les couleurs primaires
de la synthèse additives sont donc le
rouge, vert et bleu : c’est le système
La suppression de
l’un de ces trois faisceaux fait apparaître
une nouvelle couleur appelée couleur
couleur manquante
. Cette couleur est une interprétation du
cerveau qui fait la synthèse additive des deux faisceaux
restants. Il arrive que le résultat de cette synthèse soit un pur
produit subjectif de notre cerveau comme le
fait pas partie du spectre de la
lumière visible.
Le jaune
est la couleur complémentaire du
Le magenta
est la couleur complémentaire du
Le cyan
est la couleur complémentaire du
Lorsqu’un objet reçoit de la lumière, il peut
l’absorber, c'est-à-
dire ne pas la renvoyer.
la transmettre
si la lumière peut le traverser (filtres,
solutions transparentes…)
la diffuser, c'est-à-
dire la renvoyer dans toutes les directions.
Les objets opaques
ne transmettent pas la lumière. La plupart
d’entre eux diffusent une partie de la lumière et absorbent le
reste.
Les objets comme les miroirs
réfléchissent
renvoient totalement dans une direction privilégiée.
qu’il n’est pas nécessaire de
pour former la lumière blanche. En
, on obtient
réglables
,
superpose 1, 2 ou 3 faisceaux colorés
additive
.
Les couleurs précédentes sont obtenues en superposant des faisceaux colorés
de mêmes
. En modifiant les intensités, on peut obtenir la plupart des couleurs.
:
Les objets qui nous entourent sont visibles car ils nous renvoient de la lumière. Cette lumière qu’ils nous
Thomas Young
Eclairé par l’un avec les trois faisceaux,
de mêmes intensités,
vert
et bleu, l’écran semble
diffuser de la lumière blanche (triangle central).
de la synthèse additives sont donc le
RVB.
l’un de ces trois faisceaux fait apparaître
une nouvelle couleur appelée couleur
complémentaire de la
. Cette couleur est une interprétation du
cerveau qui fait la synthèse additive des deux faisceaux
restants. Il arrive que le résultat de cette synthèse soit un pur
produit subjectif de notre cerveau comme le
magenta qui ne
lumière visible.
est la couleur complémentaire du
bleu.
est la couleur complémentaire du
vert.
est la couleur complémentaire du
rouge.
Lorsqu’un objet reçoit de la lumière, il peut
:
dire ne pas la renvoyer.
si la lumière peut le traverser (filtres,
dire la renvoyer dans toutes les directions.
ne transmettent pas la lumière. La plupart
d’entre eux diffusent une partie de la lumière et absorbent le
réfléchissent
la lumière : ils la
renvoient totalement dans une direction privilégiée.

SYNTHÈSE SOUSTRACTIVE
Les objets opaques
ne transmettent pas la lumière. Ils en
absorbent une partie et diffusent le reste. Ils
couleur par eux-
mêmes. La couleur d’un objet
dépend :
 de la nature de la
lumière incidente.
 de l’absorption et de la
diffusion
de la synthèse
par le cerveau des
Exemple : un extincteur rouge
est éclairé par une lumière blanche, puis verte
Lorsqu’il est éclairé par de la lumière blanche,
l’extincteur apparaît
lumières vertes et bleues du spectre et ne diffuse que la
lumière rouge.
Lorsqu’il est éclairé par de la
lumière bleue), l’extincteur apparaît
sait que cet objet absorbe les lumières
spectre. Il va donc absorber intégralement la lumière
qu’il reçoit et ne rien diffuser.
Lorsqu’il est éclairé par de la
(superposition de vert et de rouge), l’extincteur apparaît
rouge
. En effet, on sait que cet
verte et diffuse la lumière rouge. Il va donc absorber
intégralement la partie verte de lumière qu’il reçoit et
diffuser sa partie rouge.
On parle donc de «
synthèse soustractive
soustrait à la lumière qu’il reçoit et ensuite, on fait la synthèse additive des couleurs restantes,
c'est-à-
dire des lumières diffusées par l’objet.
Remarque :
Un objet paraît blanc s’il diffuse de manière équivalente toutes les lumières
spectre.
Un objet paraît noir s’il absorbe toutes les lumières du spectre.
Animation
: «
la couleur du drapeau français
SYNTHÈSE SOUSTRACTIVE
; CAS DES OBJETS OPAQUES :
ne transmettent pas la lumière. Ils en
absorbent une partie et diffusent le reste. Ils
n’ont pas de
mêmes. La couleur d’un objet
opaque
lumière incidente.
diffusion
de la lumière reçue par l’objet.
par le cerveau des
lumières reçues par l’œil.
est éclairé par une lumière blanche, puis verte
et enfin jaune
Lorsqu’il est éclairé par de la lumière blanche,
l’extincteur apparaît
rouge parce qu’il absorbe les
lumières vertes et bleues du spectre et ne diffuse que la
lumière rouge.
Lorsqu’il est éclairé par de la
lumière verte (ou de la
lumière bleue), l’extincteur apparaît
noir. En effet, on
sait que cet objet absorbe les lumières
vertes et bleues du
spectre. Il va donc absorber intégralement la lumière
qu’il reçoit et ne rien diffuser.
Lorsqu’il est éclairé par de la
lumière jaune
(superposition de vert et de rouge), l’extincteur apparaît
. En effet, on sait que cet
objet absorbe la lumière
verte et diffuse la lumière rouge. Il va donc absorber
intégralement la partie verte de lumière qu’il reçoit et
diffuser sa partie rouge.
synthèse soustractive
» car on commence par
regarde
soustrait à la lumière qu’il reçoit et ensuite, on fait la synthèse additive des couleurs restantes,
dire des lumières diffusées par l’objet.
Un objet paraît blanc s’il diffuse de manière équivalente toutes les lumières
Un objet paraît noir s’il absorbe toutes les lumières du spectre.
diffusion
la couleur du drapeau français
»
et enfin jaune
:
regarde
r ce que l’objet
soustrait à la lumière qu’il reçoit et ensuite, on fait la synthèse additive des couleurs restantes,
Un objet paraît blanc s’il diffuse de manière équivalente toutes les lumières
du
Un objet paraît noir s’il absorbe toutes les lumières du spectre.
absorption
lumière incidente
diffusion
o
bjet
opaque