un objet par l - E

II. A. Pourquoi les objets nous apparaissent ils colorés ?
«Les philosophes disent que l'on ne peut voir aucune chose qui ne soit revêtue de
lumière et de couleur. C'est pourquoi il existe entre les couleurs et les lumières une
très grande parenté qui permet de voir. On en comprend l'importance au fait que, si la
lumière meurt, les couleurs meurent également, et lorsque la lumière revient, les
couleurs se rétablissent en même temps que la force des lumières. »
Léon Battista Alberti, De la peinture, 1435.
« Les couleurs sont les sourires de la nature » a dit le poète anglais Leigh Hunt.
Couleur et lumière : ces deux phénomènes sont tellement liés qu'on oublie qu'ils sont distincts
et que leurs relations ont changé tout au long de l'histoire.
La lumière est ce qui rend la couleur possible.
La lumière a toujours intrigué l’homme, c'est un phénomène physique essentiel pour lui. Les
êtres vivants, les objets nous sont perceptibles grâce à la lumière. C'est par cette dernière que
les couleurs se révèlent à nous.
Depuis des siècles la lumière intéresse les Hommes. En effet, dans l'Antiquité, les anciens
pensaient que la lumière était issue de leurs propres yeux, ce qui permettrait la vision des
objets à partir de l'œil.
C'est au XIème que Ahlazen un scientifique Arabe a développé l'idée que la lumière est
indépendante du sujet qui la regarde. Il a mené des expériences pour mettre en évidence
l’effet de la lumière sur l'œil. Les observations qu’il a effectué sont la preuve que la lumière
éxiste indépendamment de notre œil.
Les sources de lumière
Un objet ou un être vivant n’est visible que s’il est éclairé. En effet, sans lumière on ne peut le
voir. Un objet ne peut être vu que s’il y a présence d’une source lumineuse ou qu’il est luimême lumineux.
Les corps lumineux sont par eux-mêmes des sources lumineuses comme le Soleil, les étoiles,
les lampes, les bougies, le feu et les lucioles.
Les corps non
lumineux ne sont visibles que lorsqu’ils sont éclairés, c’est le cas des murs, des meubles, des
livres, des voitures, et des œuvres d’art. Ces corps éclairés renvoient la lumière qu’ils
reçoivent, par exemple la Lune qui n’est pas une source lumineuse, elle n’est visible que
parce qu’elle diffuse la lumière du Soleil.
Qu'est-ce que voir un objet?
Voir un objet consiste à recevoir dans l'oeil de la lumière venant des différents points de
l'objet.
Voir un point d'un objet peut se décrire :


en terme d'onde lumineuse : l'oeil reçoit une onde lumineuse sphérique dont le centre
est ce point.
en terme de rayons lumineux : les rayons divergeant à partir de ce point arrivent dans
l'oeil.
Pour qu'un point d'un objet soit vu par un oeil,
il faut donc:
1. que l'objet soit éclairé par une source de
lumière. (on ne voit rien dans le noir!)
2. que le point renvoie (diffuse) la lumière
dans toutes les directions. (on ne voit
pas les miroirs et les objets
transparents)
3. que des rayons diffusés par le point
pénètrent dans l'oeil. (on ne voit pas ce
qui est caché!)
4. qu'ils divergent à partir de ce point.
La lumière se propage en ligne droite:
Nous voyons un objet lorsqu’il n’y a pas d’obstacle entre lui et nous. S’il y a un obstacle qui
cache la moitié de l'objet nous ne verrons que la partie non cachée. Nous en concluons que,
dans l’air, la lumière se propage en ligne droite. Il en est de même dans les milieux
transparents et homogène comme le verre, l'eau...
DEFINITIONS :
Rétine : tunique interne de l’œil, membrane destinée à recevoir les impressions lumineuses et
à les transmettre au nerf optique.
La rétine est le siège principal de la vision. Elle tapisse le fond du globe oculaire et est
principalement constituée de cellules photo-réceptrices , appelées les cônes et les bâtonnets.
Ces derniers analysent la lumière qui arrive après avoir été focalisée et filtrée par la cornée et
la pupille . L'information visuelle est ensuite transmise au cerveau par le nerf optique,
prolongation de la rétine.
Cône : récepteurs situés au fond de l’œil, transformant le signal électromagnétique de la
lumière en signal électrique permettant la vision diurne.
Bâtonnets : Cellule photo-réceptrice de la rétine, qui doit son nom à sa forme allongée. Les
bâtonnets sont très sensibles à la quantité de lumière. Il y a dans chaque œil environ cent vingt
millions de bâtonnets répartis sur la majeure partie de la rétine. Ils sont environ cent fois plus
sensible à la lumière que les cônes. Ils ne réagissent qu’à l’intensité lumineuse et servent à la
vision nocturne ( responsable de la vision nocturne, lorsqu’il n’y a pas assez de lumière pour
activer les cônes). Les bâtonnets ne servent donc pas à la couleur mais plutôt au gris. C’est
pourquoi on ne distingue que les formes et non les couleurs dans la prénombre.
Comment distingue-t-on un sourire d’un autre ? La réponse est donnée par les trois types de
cellules en forme de cônes et sensibles aux couleurs contenus dans la rétine ; selon que le
pigment qu’elles contiennent est rouge, vert ou bleu, ces cellules réagissent différemment à la
lumière réfléchie par les objets colorés.
Les pigments sont des protéines qui absorbent la lumière ; certains sont surtout sensibles aux
grandes longueurs d’ondes du spectre visible (le rouge), d’autres aux longueurs d’ondes
intermédiaires (le vert) et d’autres enfin aux courtes longueurs d’ondes (le bleu).
III. A. Le daltonisme
Chromatique : relatif aux couleurs
La rétine doit posséder des éléments de trois espèces, sensibles respectivement au bleu indigo,
au vert-jaune et au rouge pour qu’elle possède, par synthèse la vision totale des couleurs.
Cette théorie, la première, rendait compte déjà des anomalies de la vision colorée et
notamment le daltonisme.
Peu avant que Young formule sa théorie, son contemporain John Dalton (un pionnier de la
chimie moderne) étudia les anomalies de la vision des couleurs ; ses travaux parallèles firent
notablement progresser la compréhension de la vision normale des couleurs. Dans sa première
communication à la Société de littérature et de philosophie de Manchester, publié en 1794, J.
Dalton rapporta qu’il ne voyait pas les couleurs comme les autres : « les parties d’images que
les autres voient rouge m’apparaissent comme des ombres ou des absences de lumières ;
l’orangé, le jaune et le vert sont pour moi comme plusieurs intensités de jaune. »
On appelle daltonisme la déficience de l’aptitude à distinguer les couleurs de la partie du
spectre qui s’étend du rouge au vert : huit pour cent environ des hommes et un pour cent
environ des femmes en sont atteints.
Il est, par ailleurs, nombre de personnes dont la perception chromatique s’éloigne plus ou
moins de celle de la moyenne. Les anomalies sont classées par ordre de gravité croissante :
* Le trichromatisme anormal, perception des 3 couleurs d'intensités anormales (1 cône
déficient car il ne produit pas assez de sa protéine) :

si le rouge est déficient, il est appelé protanomal

si c'est le vert, il est deutéranomal,

si c'est le bleu, il est tritanomal.
* Le dichromatisme, perception de 2 couleurs seulement (1 cône absent). Une personne
atteinte de dichromatie ne possède que deux pigments viables. A savoir, qu'un des trois gènes
codant pour nos pigments est absent et ne fabrique pas le sien. Ou alors défectueux et
synthétise un des deux autres. Par conséquent, les malades peuvent ne pas voir la couleur
rouge, ou la verte ou encore la bleue. A la place, ils observent des nuances grises.:

si le rouge manque, le sujet est appelé protanope,

si le vert manque, il est deutéranope (le plus fréquent),

si le bleu manque , il est tritanope (extrêmement rare).
* L’achromatopsie : Le daltonien ne dispose pas des 3 cônes normaux pour former les
couleurs.
Le daltonien est achromate (monochromatisme), il a une absence totale de perception des
couleurs. Les cônes de sa rétine sont dépourvus des 3 pigments habituels qui permettent de
voir les couleurs : il a une vision en noir et blanc. C'est un cas rarissime : 1/40 000.
Comparaison de spectres de Di- et Tri- chromates
Comment faire le diagnostic ?
Il existe toute une batterie de tests visuels destinés à mettre en évidence le daltonisme, et plus
particulièrement, la forme de daltonisme.
- Le test le plus courant et le plus connu est le test d’Ishihara, du nom de l’ophtalmologue japonais qui
l’a inventé, Shinobu Ishihara. Il se compose de 38 planches de couleurs contenant un chiffre coloré.
Le daltonien ne le percevra ni par la couleur, ni par la différence de couleur perçue.
- Test de Holmgren : le principe est de rapprocher des brins de laine selon la teinte sur un fond gris
- Test de Farnsworth : le principe est de classer des jetons noirs avec une pastille de couleur dans un
ordre de couleur allant du bleuâtre vers le rougeâtre.
Un examen de la vision colorée peut être pratiqué dès l'âge de 3 ans, en utilisant des tests
spécifiques. Les plus utilisés sont :
- La version pour enfant du test d'Ishihara destinée aux 4-6 ans et composée de 8 planches
représentant des formes simples: cercles, carrés, lignes, crayons, bateaux, etc.
- Le test de Verriest, composé de jetons colorés que l'enfant doit réunir à la façon de dominos.
Comment soigner le daltonisme?
Cette maladie n’évolue pas mais ne peut pas non plus se soigner. Les daltoniens apprennent à vivre
avec leur handicap et développent d’autres référents pour compenser leur non perception d’une
couleur.
Certains métiers leurs sont refusés pour cause de sécurité comme l'armée, la police, la gendarmerie
ou encore électricien.
Qui consulter ?
L’ophtalmologue.
COLORIMETRIE
Une couleur est la complémentaire d'une autre si le mélange des deux donne du blanc en synthèse
additive ou du noir en synthèse soustractive. La complémentaire d'une couleur est la même dans les
deux systèmes, additif ou soustractif.
De plus, la complémentaire d'une couleur primaire est une couleur secondaire.
Complémentaire du jaune : bleu.
Complémentaire du blanc : noir.
Complémentaire du violet : vert citron.
4/ La roue chromatique :
La roue chromatique est une disposition géométrique des couleurs primaires et secondaires sur le
pourtour d'un cercle. L'ordre des couleurs permet de faire ressortir les points suivants :
- Les couleurs primaires sont disposées à 120° les unes des autres.
- Les couleurs secondaires sont entre deux couleurs primaires
- Une couleur est toujours diamétralement opposée à sa complémentaire.
La roue chromatique est identique en synthèse soustractive et additive : ce sont les rôles des couleurs
représentées qui changent (les couleurs primaires deviennent les secondaires et inversement).
Les images suivantes tentent de reconstituer les différentes visions des daltoniens.
Achromate (Absence totale de
perception des couleurs)
Dichromate
(Absence du gène,
donc du pigment)
Trichromate
anormal (le gène est
hybride donc le
pigment a une
sensibilité
différente)
Cône L Rouge
(Protan)
Protanope
Protanomal
Cône M Vert (Deutan)
Achromate (monochromate)
Cône S Bleu
(Tritan)
Deutéranope
Deutéranomal
( Type le plus
fréquent)
Tritanope
(cas rare)
Tritanomal
(cas rare)
* Cet axe est dit "deutan", il caractérise des sujets qui ont un déficit de leurs cônes M
(pigment "vert"). Ils peuvent présenter une deutanomalie (faible vision du vert) ou une
deutanopie (ils sont dit "dichromates vert-moins") .
* L'axe "protan" caractérise les sujets ayant un déficit de leurs cones L (pigment "rouge")
* L'axe "tritan" caractérise les sujets ayant un déficit de leurs cônes S (extrêmement rare)
Le daltonisme
Le daltonisme est une perturbation de la vision des couleurs. Un daltonien (cette affection
touche principalement les hommes et se transmet génétiquement) voit de la même manière
des couleurs différentes.
Un modèle actuel du daltonisme le décrit par la moindre sensibilité d'une des trois familles de
cônes de la rétine. Ainsi, un daltonien dont les cônes sensibles à la lumière bleue seraient
moins efficaces voit de la même manière des couleurs contenant les mêmes quantités de rouge
et de vert mais dont les quantités de bleu sont légèrement différentes.
III. B. Au niveau du génotype
Le daltonisme ou dyschromatopsie est un trouble héréditaire de la vision des couleurs. La
transmission du daltonisme est héréditaire de type récessif et liée au sexe. 4.8 millions de
français sont touchés, dont 99% d’hommes.
Il existe naturellement trois gènes pour les couleurs, codant trois pigments différents : rouge,
vert et bleu. Dans la rétine de l’œil humain existent des récepteurs spécifiques à la couleur.
Appelés photorécepteurs, ils sont stimulés par une longueur d’onde bien spécifique
correspondant à une couleur donnée : rouge, vert ou bleu. Nous percevons ensuite des
nuances de ces couleurs suite à l’activation simultanée de ces récepteurs. Les gènes codant les
pigments rouges et verts se trouvent le chromosome X, chromosome sexuel porté en un seul
exemplaire chez les hommes. Le gène codant le pigment bleu se trouve lui sur le chromosome
7.
Il faut savoir que ce trouble :
- Touche le plus souvent les pigments rouges et verts dont les gènes correspondants ont plus
de chance de muter.
- Touche majoritairement les hommes puisque ces pigments se trouvent sur un chromosome
qu’ils n’ont qu’en un seul exemplaire.
Dans d’autres cas, assez rares, le daltonisme peut apparaître suite à des lésions nerveuses,
oculaires ou cérébrales, ou à l’exposition de certaines substances chimiques.
Une anomalie génétique
Les pigments sont des protéines, molécules créées à partir de gènes. A l'origine un seul gène
codait pour les trois pigments. Avec l'évolution génétique, trois gènes différents sont nés : un
pour le bleu qui se situe sur le chromosome n°7, un autre pour le vert et un troisième pour le
rouge, tous deux situés sur le chromosome X. Cette proximité des gènes rouge et vert
explique que l'essentiel des daltoniens présentent une anomalie dans la perception de ces deux
couleurs et que cette maladie touche majoritairement le sexe masculin.
Lors de la fécondation, l'œuf reçoit un chromosome X de la mère et un chromosome X ou Y
du père. Les petites filles possèdent deux chromosomes X. Si un des deux est porteur d'un
gène visuel défectueux pouvant causer le daltonisme, la jeune fille ne sera pas malade mais
vecteur de la maladie. Pourquoi ? Le daltonisme est une maladie héréditaire de type récessif
et le deuxième chromosome X sain contrecarre la déficience de l'autre. Pour les garçons, c'est
différent. Ils ne possèdent qu'un chromosome X et si celui-ci contient un gène altéré ou
absent, il sera malade. A l'heure actuelle, plus de 99% des daltoniens sont des hommes contre
0,45% de femmes. Cette transmission du daltonisme est donc d'origine maternelle.
Fréquences de divers types de déficience de vision des couleurs chez les Européens
(modifiés de Wright, 1953)
Types de déficiences
1. Monochromatisme
2. Dichromatisme
Protanope
Deutéranope
Tritanope
3. Trichromatisme Anormal
Protanomal
Deutéranomal
Tritanomal
Déficience de vision des couleurs
Fréquence dans la population (%)
Homme
Femme
Très rare
Très rare
2,105
0,06
1,0
1,1
0,005
5,9
0,40
1,0
4,9
Assez rare
Assez rare
8,0 (environ)
0 ,02
0,01
0,003
0,02
0,38
0,46 (environ)
Texte pas titre pour légende !
BLEU : pour les deux on ne sait pas dans quelle partie ça doit aller
ROUGE : pour vous
ORANGE : belle phrase qu’il faut placer quelque part
MARRON : déjà dit, répétitions
VIOLET : à refaire dans notre partie
II.B.
La couleur:
La plupart des objets qui nous entourent sont colorés.
Il y a trois cents ans, le physicien anglais Isaac Newton dirigea un rayon lumineux de lumière
blanche, provenant du Soleil, à travers une fente (dans une pièce sombre) sur un prisme de
section triangulaire. Après le prisme, la lumière se présentait comme constituée d’un
ensemble de couleurs identiques à celles qui apparaissent dans un arc-en-ciel. Il en conclut
que la lumière blanche est un mélange de couleurs.
Newton plaça ensuite un second prisme derrière le premier. Les couleurs se remélangèrent
alors pour former une lumière blanche. Newton avait ainsi prouvé que la lumière blanche est
faire de différentes couleurs.
Les couleurs peuvent aussi être mélangées et donner de nouvelles couleurs.
En fait, toutes les couleurs résultent du mélange de seulement trois couleurs. Lorsqu’il s’agit
de lumières colorées, le rouge, le vert et le bleu sont les trois couleurs primaires. En
mélangeant ces trois couleurs de manière égale, on obtient du blanc. En variant les
proportions de chacune d’entre elles, on obtient les autres couleurs. C’est ce qu’on appelle la
synthèse additive des couleurs.
Pour savoir quel mélange de couleurs il faut pour obtenir une couleur donnée, on utilise un
"diagramme trichromatique". Il s’agit d’un graphe sur un plan, dans lequel sont reprises les
proportions de deux des couleurs primaires. Comme la somme des proportions des trois
couleurs vaut un, la connaissance de deux d’entre elles permet de connaître immédiatement la
troisième. Ce "diagramme trichromatique" est un diagramme universel. Il est obtenu en
comparant les lumières vues par de nombreux observateurs. Chacun d’entre nous voit les
couleurs différemment. Nos yeux ne sont pas rigoureusement identiques. Dès lors, pour
obtenir un diagramme universel, il a fallu comparer ce que voient un grand nombre de
personnes.
La couleur des objets peints
La plupart des objets qui nous entourent nous sont perceptibles grâce à la lumière qui provient
du Soleil ou d’une lampe, l'objet absorbe certaines couleurs et en réfléchit d'autres. La
synthèse des lumières est dite soustractive. La peinture agit comme un filtre de couleur, qui
absorbe ou soustrait certaines couleurs. Ainsi, là où l’on voit une peinture rouge, il y a
présence de colorants qui absorbent le jaune et le bleu, en ne laissant passer que le rouge.
Donc, si on mélange des peintures rouge, jaune et bleue (peintures primaires), on obtient une
peinture qui absorbe toutes les couleurs. En effet la peinture sera noire. En mélangeant les
peintures de base dans des proportions bien définies, on peut ainsi obtenir toutes les autres
couleurs.
Nous n'obtenons pas toujours les mêmes couleurs lorsque des peintures provenant de
différents pots sont mélangés. Cela provient du fait qu’une même couleur pour notre œil peut
être la résultante de mélanges différents de couleurs différentes.
En vieillissant, les peintures subissent souvent des transformations chimiques et physiques:
leurs propriétés optiques sont modifiées. Il en résulte un changement de couleurs avec l’âge.
L'impression de couleur
« Il est erroné de penser ou de croire que la couleur est une matière, ou une fraction de
lumière. C’est une sensation. » Maurice Déribéré. L’œil est un ensemble complexe qui
transmet à notre cerveau, par l’intermédiaire de la rétine, les sensations que nous recevons du
monde coloré qui nous entoure.
La gamme de rayonnement susceptible de stimuler l'oeil est étroitement étroite: comprise
entre 400 et 750 nm, ceux-ci n'occupent qu'un octave sur les 70 du spectre électromagnétique
complet.
La biologie visuelle est encore une question de pigments : dans les cellules photosensibles de
la rétine ( les cônes )Le cerveau synthétise une impression colorée à partir de trois
informations de couleurs les quantités de rouge, de bleu et de vert donné par l'oeil. Ces
informations sont fournies par trois types de cellules (les cônes) de la rétine.
En faisant varier les quantités de bleu, de rouge et de vert de la lumière arrivant dans l'oeil, on
peut donner au cerveau des impressions de toutes les couleurs visibles.
Dans la simulation ci-dessous, trois projecteurs de diapositives, munis respectivement de
filtres bleu, vert et rouge éclairent un écran. Vous pouvez faire varier l'intensité des faisceaux
en bougeant à la souris les trois curseurs. Dans le carré, vous verrez ce que l'on voit dans la
partie de l'écran où les trois faisceaux de lumière s'additionnent.On parle alors de synthèse
additive de la couleur. Un prisme décompose cette lumière.
Votre cerveau synthétise une couleur complexe, mais physiquement, la lumière résultante
n'est composée que des trois longueurs d'onde sélectionnées par les filtres des projecteurs.
La couleur des objets
La lumière blanche est due à l'addition de toutes les couleurs.
La couleur d'un point d'un objet éclairé en lumière blanche est due à
la diffusion sélective qu'il fait de la lumière reçue.
Un point blanc rediffuse toutes les couleurs.
Un point noir absorbe toutes les couleurs et ne diffuse rien.
Un point rouge pur (monochromatique) absorbe toutes les couleurs
et ne diffuse que le rouge.
La couleur d'un point est donc le résultat d'une soustraction (une
absorption sélective) de couleurs à la lumière blanche; on parle de
"synthèse" soustractive des couleurs.
La couleur d'un objet dépend donc de:



la manière avec laquelle les pigments constituant ce point diffusent et absorbent les
différentes longueurs d'onde ;
la composition de la lumière qui l'éclaire ; si on éclaire un objet rouge pur avec de la
lumière bleue, il apparaît noir puisque le rouge pur absorbe toutes les couleurs, dont le
bleu, et ne diffuse que du rouge qu'il ne reçoit pas.
et bien sur de l'oeil et du cerveau de celui qui regarde
Dans la réalité, les pigments colorés diffusent des plages de couleurs; les couleurs diffusées
ne sont jamais pures (monochromatiques); c'est l'oeil et le cerveau qui interprète ces plages en
impressions colorées.
Exemples de spectres de
diffusion de couleurs de
pigment contenus dans des
crayons feutres
---------------Sur le document ci-contre, on
a analysé la lumière diffusée
par une feuille de papier à
dessin blanc, puis recouverte
de crayon feutre rouge, bleu
et vert. Les courbes donnent
la luminosité de la lumière
diffusée en fonction de la
longueur d'onde, donc de la
couleur. La feuille de papier
était éclairée par la lumière
d'un projecteur de
diapositive, décomposée par
un réseau et analysée par une
barette CCD.
On s'aperçoit que les
couleurs diffusée sont loin
d'être monochromatique!
Cependant, l'oeil et le
cerveau voient du blanc, du
vert, du bleu et du rouge
Couleurs et éclairages
La couleur des objets est le résultat de la réflexion et de l’absorption sur les objets, de la
lumière provenant de la source lumineuse. Selon que cette source soit blanche ou colorée,
l’objet éclairé apparaît avec des couleurs non semblable. L'angle dans lequel l'objet est éclairé
et observé dépend de la réflexion et de l'absorption de la lumière Les couleurs en dépendent
donc aussi. C’est pourquoi l’éclairage joue un rôle éssentiel dans la façon dont nous voyons
une œuvre d’art.