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Notes de cours
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Notes de cours
Lumière et couleur
Lumière et couleurLumière et couleur
Lumière et couleur
Une introduction historique et colorée à l’optique, à destination des
Une introduction historique et colorée à l’optique, à destination des Une introduction historique et colorée à l’optique, à destination des
Une introduction historique et colorée à l’optique, à destination des
étudiants de 1
étudiants de 1étudiants de 1
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ère
èreère
ère
année de licence.
année de licence. année de licence.
année de licence.
Auteur
AuteurAuteur
Auteur : Sébastien Chénais
: Sébastien Chénais: Sébastien Chénais
: Sébastien Chénais

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Université Paris 13
Institut Galilée
Institut GaliléeInstitut Galilée
Institut Galilée
Licence 1 Sciences, Technologie, Santé
Cours « Interaction et Energie »

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Introduction
Introduction Introduction
Introduction
Dans cette partie du cours nous allons nous pencher sur une question qui est une
des plus complexes, des plus riches et des plus passionnantes de toute l’histoire des
sciences, une question qui a mobilisé des générations de physiciens, depuis
l’Antiquité jusqu’à aujourd’hui : quelle est la nature de
quelle est la nature dequelle est la nature de
quelle est la nature de la lumière
la lumière la lumière
la lumière ?
? ?
?
Nous ne partons pas de zéro : nous avons déjà rencontré le photon (vecteur de
l’interaction électromagnétique) : nous savons que lorsque des charges interagissent
entre elles par l’interaction électromagnétique, elles s’échangent des photons. Si les
charges oscillent suffisamment vite (à des fréquences de l’ordre de 10
15
Hz) elles
échangent des photons de lumière visible : c’est comme cela que les électrons liés
aux atomes, en oscillant à cette fréquence peuvent produire de la lumière. Qu’ils
viennent d’une ampoule électrique, du soleil, ou d’un laser, les photons de lumière
que nous voyons viennent toujours de l’oscillation très rapide d’un électron.
Lorsque ces photons arrivent sur notre rétine (la « pellicule » sensible qui tapisse le
fond de l’œil), ils sont convertis en message nerveux qui est interprété par le
cerveau.
On peut donc considérer la lumière comme étant composée de « grains » sans
masse, les photons : on adopte alors un point de vue corpusculaire
corpusculairecorpusculaire
corpusculaire.
Mais dans le cours précédent nous avons aussi parlé de la lumière comme un cas
particulier d’onde
onde onde
onde électromagnétique
électromagnétiqueélectromagnétique
électromagnétique.
A priori une onde, continue, n’a pas grand-chose à voir avec des photons. Alors, où
est la vérité ? La lumière est-elle une onde ou est-elle formée de corpuscules ? A
moins qu’elle ne soit les deux à la fois ?
Nous essaierons d’apporter quelques réponses à ces questions. Puis nous verrons
brièvement les propriétés des ondes électromagnétiques
électromagnétiquesélectromagnétiques
électromagnétiques. Par exemple, nous poserons
des questions aussi essentielles que :
-
--
- Que se passe-t-il lorsqu’on agite devant soi un peigne que l’on vient de passer dans
ses cheveux ?
-
--
- Quel est le point commun entre une lampe de poche, une grande antenne
émettrice de signaux de télévision, un four à micro-ondes et un portique à rayons X
utilisé pour la sécurité des aéroports ?
- Pourquoi les rayons UV sont-ils plus dangereux pour la santé que les micro-ondes ?
- Sachant que les téléphones portables reçoivent des micro-ondes, est-il aussi
dangereux de téléphoner que de mettre sa tête dans un four à micro-ondes ?
Puis nous nous intéresserons à la couleur
couleurcouleur
couleur, ou plus exactement à la perception
colorée, car nous verrons que ce que nous appelons couleur fait essentiellement
intervenir notre cerveau. Nous n’aurons pas la prétention d’aller très loin dans cette

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étude (la science de l’étude des couleurs, ou colorimétrie, est un sujet très complexe),
nous tenterons simplement de répondre à quelques questions comme :
-
--
- Qu’appelle-t-on couleur pure ? Y a-t-il des couleurs qui ne sont pas pures ?
-
--
- Qu’obtient-on si on enlève du bleu à une lumière blanche ?
-
--
- Pourquoi les daltoniens voient-ils moins de couleurs que des individus normaux ?
-
--
- Comment une imprimante couleur peut-elle imprimer vos photos de vacances avec
un excellent rendu des couleurs, alors qu’il n’y a dedans que trois cartouches de
couleurs différentes (en plus de la cartouche noire) ? Quelles sont ces trois
couleurs ?
- Comment votre téléviseur ou votre moniteur couleur peut-il représenter autant de
couleurs différentes ? Y a-t-il autant d’émetteurs de lumière colorée qu’il n’y a de
couleurs à afficher ? Si non, combien y en a-t-il ? Quelle est leur couleur ?
Cette partie vous montrera aussi que la physique n’est pas une discipline close sur
elle-même : elle est intimement liée à la biologie, la chimie, la médecine…
Lorsque vous aurez appris votre cours, faites ce test
Lorsque vous aurez appris votre cours, faites ce testLorsque vous aurez appris votre cours, faites ce test
Lorsque vous aurez appris votre cours, faites ce test : relisez les questions que nous
: relisez les questions que nous : relisez les questions que nous
: relisez les questions que nous
venons de poser dans cette introdu
venons de poser dans cette introduvenons de poser dans cette introdu
venons de poser dans cette introduction
ctionction
ction ; vous devrez savoir y répondre sans
; vous devrez savoir y répondre sans ; vous devrez savoir y répondre sans
; vous devrez savoir y répondre sans
hésitation.
hésitation. hésitation.
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