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1L/1ES DM2 Représentation visuelle
Document : La vision des couleurs
Les couleurs n’existent que dans notre cerveau
La lumière est constituée d’ondes électromagnétiques, mais ces ondes ne sont en aucun cas <<colorées>>, alors comment percevons-
nous les couleurs ?
<< De toutes les qualités, la couleur est celle dont il est le plus difficile de parler >> disait Aristote en évoquant le caractère
indicible des couleurs. Le philosophe l’avait peut-être pressenti : la couleur n’existe pas en tant que telle, c’est notre cerveau qui
nous fait percevoir des images colorées reconstruites grâce à divers mécanismes physiologiques impliqués dans la sensation
visuelle.
La rétine d’un œil humain est couverte d’environ 130 millions de photorécepteurs : 125 millions de bâtonnets et 5 millions de
cônes, appelés ainsi d’après leurs formes.
Les bâtonnets sont responsables de la vision en niveau de gris (ils ne sont sensibles qu’à l’intensité lumineuse), tandis que
les cônes permettent la vision des couleurs. Les cônes exigent une intensité lumineuse relativement importante pour remplir leur
rôle (c’est pourquoi la nuit tombée, on dit que tous les chats sont gris). Lorsqu’une radiation lumineuse atteint
les photorécepteurs situés au fond de la rétine, il s’y produit une série de réactions biochimiques menant à la création d’impulsions
électriques. Celles-ci sont ensuite transmises au cerveau par le nerf optique, qui les interprète alors seulement en terme de
couleur.
Dans le cas d’une radiation lumineuse dont la longueur d’onde est de 700 nm (nanomètres), par exemple, le décodage par
le cerveau des impulsions reçues procure la sensation de rouge. En fait, à chaque longueur d’onde correspond une sensation colorée
différente. Si à une longueur d’onde donnée correspond une sensation colorée différente, l’inverse n’est pas toujours vrai. Prenons
par exemple la sensation du jaune que nous avons en recevant une lumière dont la longueur d’onde se situe au voisinage de 580 nm :
cette sensation peut aussi résulter de la perception simultanée de deux lumières, l’une à 700 nm et l’autre à 530 nm, alors que ces
dernières procurent séparément des sensations de rouge et de vert respectivement.
Tout se passe comme si l’œil était une palette qui mélangeait les couleurs.
Le même phénomène est à l’œuvre lorsque nous regardons le soleil. Il apparait blanc, alors que quiconque a vu un arc en ciel sait
que la lumière solaire possède un grand nombre de longueur d’onde correspondant chacune à une couleur perçue différente.
Pourquoi notre système visuel mélange-t-il les couleurs ?
La réponse n’est pas à chercher dans le cerveau, mais du côté de la rétine : parce qu’il n’existe que trois types de cônes et non une
multitude telle que chacun correspondrait à une longueur d’onde visible.
Techniquement, on dit que l’œil à une réponse spectrale trichromique. Les trois types de cônes responsables de la perception
des couleurs sont appelés S, M et L : ils sont respectivement sensibles aux longueurs d’onde courtes <<Short>>, moyennes
<<Medium>> et grandes <<Long>> (Fig.1). C’est Young, déjà cité pour ses travaux sur les interférences au début du XIXe siècle, qui le
premier prédit l’existence de trois types de photorécepteurs chez l’humain (les cônes). En 1807, il en tire la conclusion
qu’il suffit de superposer trois couleurs convenablement choisies pour créer toutes les autres : la théorie trichromatique de
la synthèse des couleurs était alors née.
Extrait du livre <<La couleur dans tous ses éclats>> Belin, pour la Science.
Voir vidéo sur la perception des couleurs . Lien sur le site www.elkettai.fr , consulter la page d’accueil de votre classe.
La vision des couleurs est possible grâce à trois types de cônes, chacun contenant un pigment.
Ces pigments sont sensibles à des longueurs d’onde différentes, principalement dans le rouge, le vert et le bleu.
On parle des cônes <<rouges>>, des cônes <<verts>> et des cônes <<bleus>>. Le graphe suivant traduit la sensibilité relative
des cônes en fonction des longueurs d’onde.
Les cônes <<rouges>> absorbent les grandes longueurs d’onde, les cônes <<verts>> les longueurs d’onde moyennes et les cônes
<<bleus>> les petites longueurs d’onde.
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(S)
(M)
(L)
Fig.1

Extraire et exploiter des informations
Questions :
1. Quels sont les deux sortes de photorécepteurs présents dans la rétine de l’œil humain ? Lesquels sont les plus nombreux ?
2. Quelle différence essentielle existe-t-elle entre ces deux sortes de photorécepteurs ?
3. Pourquoi, la nuit tombée, dit-on que tous les chats sont gris ?
4. Que représentent les valeurs exprimées en nm (nanomètre) dans le document ?
5. Quel phénomène se produisant au fond de la rétine crée les impulsions électriques ?
6. A quel organe sont transmises ces impulsions électriques ?
7. Commenter la phrase du document <<Tout se passe comme si l’œil était une palette qui mélangeait les couleurs. >>
8. Sur le graphique de la fig.1, quelles sont les coordonnées représentées ?
9. Quels sont les trois types de cônes existant dans l’œil humain ?
10. Commenter la phrase du texte suivante <<Techniquement, on dit que l’œil à une réponse spectrale trichromique >>
11. En quoi consiste la théorie trichromatique des couleurs ?
12. Rédiger en quelques lignes un commentaire destiné à expliquer la vision des couleurs par l’œil humain, à l’un de vos proches.
CORRECTION
1. Les deux photorécepteurs présents dans la rétine de l’œil humain sont les bâtonnets et les cônes.
Les bâtonnets sont majoritaires, avec 125 millions sur un total de 130 millions de photorécepteurs.
2. Les cônes sont responsables de la vision des couleurs, ils ne régissent qu’aux intensités lumineuses relativement
importantes, tandis que les bâtonnets permettent une vision en niveau de gris, ils ne sont sensibles qu’à l’intensité
lumineuse.
3. La nuit tombée, l’intensité lumineuse diminue et devient assez faible pour être perçue par les cônes, seuls
les bâtonnets restent en action, et perçoivent une nuance de gris.
4. Les valeurs exprimées en nanomètre (nm) correspondent aux longueurs d’ondes des différentes radiations lumineuses.
5. Il s’agit d’une série de réactions biochimiques qui se produit au niveau des photorécepteurs et engendre des impulsions
électriques.
6. Les impulsions électriques produites au niveau de la rétine sont transmises au cerveau par le biais du nerf optique.
7. <<Tout se passe comme si l’œil était une palette qui mélangeait les couleurs. >>
Commentaire :
En effet, à chaque longueur d’onde correspond une sensation colorée différente. Si à une longueur d’onde donnée
correspond une sensation colorée différente, l’inverse n’est pas toujours vrai. (Une sensation colorée ne correspond
pas toujours à une seule longueur d’onde !
Par exemple la sensation du jaune que nous avons en recevant une lumière dont la longueur d’onde se situe au voisinage
de 580 nm : cette sensation peut aussi résulter de la perception simultanée de deux lumières, l’une à
700 nm et l’autre à 530 nm, alors que ces derrières procurent séparément des sensations de rouge et de vert
respectivement. Deux sortes de cônes sont alors excités, les cônes répondant aux grandes longueurs d’onde et ceux
répondant aux longueurs d’onde moyennes, le cerveau procure alors une sensation de jaune en additionnant
les deux signaux électriques reçus. Il s’agit alors d’un effet psychologique au niveau du cerveau, qui mélange
les deux couleurs.

8. Coordonnées du graphique :
 L’axe vertical (Ordonnées) : On représente la sensibilité relative des cônes.
 L’axe horizontal (Abscisses) : On représente la longueur d’onde des radiations lumineuses
9. La rétine contient trois types de cônes :
 Les cônes sensibles aux radiations lumineuses de grande longueur d’onde (Cônes <<L>> ou <<Cônes rouges>>
 Les cônes sensibles aux radiations lumineuses de longueur d’onde moyenne (Cônes <<M>> ou <<Cônes verts>>
 Les cônes sensibles aux radiations lumineuses de petite longueur d’onde (Cônes <<S>> ou <<Cônes bleus>>
10. <<Techniquement, on dit que l’œil à une réponse spectrale trichromique >>
La réponse spectrale trichromique (Tri : trois et Chromatique : lié aux couleurs) de l’œil humain repose sur la présence,
dans la rétine, de trois sortes de photorécepteurs spécifiques à la couleur (cônes) et dont le spectre d'absorption est
différent :
 Les cônes sensibles aux radiations lumineuses de grande longueur d’onde
 Les cônes sensibles aux radiations lumineuses de longueur d’onde moyenne
 Les cônes sensibles aux radiations lumineuses de petite longueur d’onde
Toutes les couleurs perçues par l’œil sont des manifestations psychologiques, au niveau du cerveau, des différentes
longueurs d’onde perçues par les trois cônes.
11.
La trichromie ou théorie trichromatique de la couleur rassemble en une seule théorie les principes de la synthèse additive
et la synthèse soustractive et prédit que trois couleurs suffisent à créer toutes les autres.
Ce système, qui découle du principe de la vision humaine, est donc basé sur trois couleurs fondamentales.
11. Forme du commentaire :
 Présenter la personne proche
 Définir clairement le phénomène à expliquer.
 Eviter les notions inutiles, et personnaliser votre texte.
 L’enchaînement des phrases doit être cohérent.
 Définir l’ordre des notions à expliquer, d’une façon accessible à la personne
 Conclure
Mots clés :
 Rétine et cônes
 Types de cônes
 Longueurs d’onde et lumières colorées : à expliquer simplement
 Réponse spectrale trichromique de l’œil : à expliquer simplement
 Manifestations psychologiques au niveau du cerveau.
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