lumièreλ verte +lumière λ rouge = ?

10
La couleur comme longueur d'onde
Dans les manuels de physique utilisés dans l'enseignement du second degré, la couleur est
souvent associée de façon biunivoque à la longueur d'onde, comme si la couleur était une
caractéristique intrinsèque de la lumière : « la couleur d'une radiation monochromatique » est
utilisé à la place de « la longueur d'onde d'une radiation monochromatique ». Ainsi beaucoup
d'étudiants considèrent les radiations ultraviolettes et infrarouges comme des « couleurs
invisibles ».
Les enseignants de sciences physiques sont-ils conscients du fait que la couleur perçue ne
peut pas se prévoir uniquement sur la base de connaissances de physique ?
On peut poser aux enseignants une question analogue à celle du tableau I, en faisant
l'hypothèse que chaque lumière est monochromatique. La lumière rouge est celle d'un faisceau
laser de longueur d'onde λ = 632 nm et la lumière verte celle d'un faisceau laser de λ = 512 nm.
Comment prévoir que la couleur perçue sera jaune, si on ne prend pas en compte le système
visuel, puisqu'il n'y a pas de radiation de longueur d'onde de l'ordre de 580 nm ? Lors de la
vision des couleurs, la composition de la lumière n'est pas analysée, mais au contraire
l'information transportée par la lumière incidente (sa distribution spectrale relative) est traitée et
intégrée par le système visuel.
Les caractéristiques du fonctionnement de l'œil et du système visuel ne permettent donc
pas de réduire la couleur à une valeur de longueur d'onde. Même si une radiation de longueur
d'onde donnée produit bien une sensation de couleur donnée, la réciproque est fausse. Par
exemple, on peut voir un même jaune soit avec les deux lumières monochromatiques
précédentes, soit avec une lumière qui comporte des radiations sur une bande large de deux tiers
du spectre (longueurs d'onde grandes et moyennes).
Tableau III. Question sur l'addition de lumières monochromatiques et éléments de réponse correcte.
Au cours d'un spectacle, on projette au même endroit d'un décor blanc un faisceau de lumière rouge
monochromatique et un faisceau de lumière verte monochromatique. Qu'observe-t-on, là où les
faisceaux se superposent ?
spectre
400 500 600 700
λ
λλ
λ(nm)
couleur observée
400 500 600 700
spectre
ou
lumière λ verte +
lumière λ rouge =?

11
La couleur comme perception
Avec ces deux types de conceptions fortement dépendantes du contexte, on peut
s'attendre à ce que les élèves (et les enseignants) éprouvent des difficultés dans l'analyse des
phénomènes impliquant la couleur. Quelque soit la méthode utilisée pour produire la couleur,
c'est toujours de la lumière entrant dans l'œil de l'observateur qui produit la sensation de couleur.
Au cours du processus d'enseignement, on s'attachera à faire les distinctions suivantes :
d'une part, entre la lumière colorée et la matière colorée, et d'autre part, entre la lumière (le
stimulus physique) et la perception que cette lumière produit. On suggère de travailler à cette
première distinction en ajoutant d'abord des lumières colorées, avant toute analyse spectrale
détaillée utilisant un prisme ou un réseau de diffraction. En effet, le procédé d'addition de
lumières déstabilise les élèves lorsqu'ils confondent couleur et matière colorée. La seconde
distinction est nécessaire pour comprendre ce qui est vu quand des phénomènes de contraste
simultané se produisent : on ne peut pas expliquer de telles observations seulement à partir de la
composition de la lumière venant de la plage visée, puisque ces phénomènes sont des effets
perceptifs dont l'explication met en jeu des mécanismes complexes au niveau des différentes
couches de cellules de la rétine et du système visuel. (Voir plus loin les parties C et D, « Ombres
colorées »)