Chapitre 2 : vision et couleurs
I) obtention des
couleurs
1) la perception
des couleurs par l’œil
Les objets que l’œil perçoit se forment sur la rétine.
La rétine est composée de 2 types de
capteurs :
- les bâtonnets qui ne sont sensibles qu’à l’intensité lumineuse
- les cônes qui ne sont sensibles qu’à la couleur des objets.
Il existe 3 types de cônes :
- le premier type détecte la couleur bleue
- le second la couleur verte
- le troisième la couleur rouge
La perception des couleurs par l’homme utilise le principe de la trichromie (obtention
de toutes les couleurs possibles à partir des 3 couleurs : verte, bleue,
rouge).
Les informations lumineuses sont envoyées au cerveau par l’intermédiaire du nerf optique.
2) obtention des
couleurs par synthèse additive
Animation : synthèse additive
des couleurs
Thomas Young (1773, 1829) médecin et
physicien anglais démontre qu’on peut obtenir toutes les couleurs en
superposant 3 lumières colorées, rouge, verte et bleue, chacune ayant une
intensité donnée. Ces 3 couleurs sont appelées couleurs primaires.
En réglant l’intensité de ces 3 couleurs et en les superposant on peut également obtenir du blanc.
La synthèse additive des couleurs
correspond à l’obtention de n’importe quelle couleur à partir des 3 couleurs
primaires.
-
le rouge et le vert donnent le jaune.
- le rouge et le bleu donnent le magenta.
-
le bleu et le vert donnent le cyan
(Le cyan est une couleur pure de la lumière de
longueur d'onde 500 nm. Elle est parfois appelée bleu
clair ou bleu
ciel. C'est un
mélange de lumières bleue et verte(synthèse additive).
§
.
Deux couleurs sont dites complémentaires si leur synthèse additive donne du blanc.
L’œil utilise ce principe ce qui nous permet de
synthétiser toutes les couleurs de l’arc en ciel.
Spectre d’émission de la lumière blanche
Remarque : les écrans d’ordinateurs ou de téléphones
portables sont constitués à partir de pixels (sur un iphone 640 pixels en
longueur et 480 pixels en largeur). Chaque pixel comporte 3 luminophores ;
un de couleur bleu, le second de couleur rouge, le troisième de couleur verte.
Chaque luminophore possède une intensité lumineuse précise. Chaque pixel va
donc produire une lumière colorée par synthèse additive. L’ensemble des pixels
va fournir une image sur l’écran.
3)
synthèse soustractive des couleurs
Animation : soustractive
additive des couleurs
Pour
obtenir n’importe quelle couleur sur un écran il suffit de faire traverser la
lumière blanche à travers un filtre coloré. Par exemple, si le filtre est de
couleur cyan (bleue claire), toutes les couleurs composant la lumière blanche
sont absorbées sauf … le cyan !
La synthèse soustractive est
l’obtention de n’importe quelle couleur à partir de l’absorption des couleurs
composant le blanc.
A partir
de trois filtres cyan, magenta (mélange de rouge et de bleu), et jaune on
obtient toutes les couleurs. Ces trois couleurs sont appelées couleurs primaires de la
synthèse soustractive.
En
superposant les trois filtres correspondant aux trois couleurs primaires on
obtient le noir. Le noir correspond à
l’absence de couleur.
Deux couleurs sont dites
complémentaires si leur synthèse soustractive donne du noir.
Remarque :
par synthèse soustractive :
le cyan et le jaune donnent le vert
le cyan et le magenta donnent le bleu (bleu-violet)
le jaune et le magenta donnent le rouge
(rouge vermillon)
II)
la couleur des objets
1)
pourquoi un objet nous parait-il bleu ?
Rappel : un objet est transparent s’il laisse passer la
lumière.
Pourquoi un objet de couleur bleu
nous parait-il de cette couleur ?
Tout d’abord il faut qu’il soit
éclairé, sinon il nous apparaitrait noir.
S’il est éclairé avec un
faisceau de lumière blanche, toutes les radiations lumineuses qui la composent
vont être absorbées par l’objet sauf… la lumière bleue ! Cette lumière va
se réfléchir sur la surface, et se diffuser jusqu'à notre œil.
Si en plus l’objet est
transparent, une partie de la lumière bleue va traverser l’objet et être
transmise jusqu'à notre œil.
Remarque :
-la
couleur d’un objet est, en général, la synthèse additive de plusieurs lumières
colorées perçues par l’œil. Exemple,
un objet diffuse la couleur rouge et verte et absorbe la couleur bleue. Par
synthèse additive il paraîtra de couleur rouge + verte = jaune.
-si
cet objet est éclairé avec une lumière bleue il paraîtra noir. En effet il va
absorber cette lumière et n’en diffuser aucune.
-
Les daltoniens ne peuvent différencier le vert du rouge car les cônes détectant
ces couleurs sont déficients. La couleur
d’un objet dépend de la qualité des cônes composant la rétine de l’observateur.
2)
diffusion, absorption, transmission
La diffusion est observée lorsqu’un objet éclairé réfléchit dans toutes
les directions la lumière qu’il reçoit.
L’absorption est le phénomène par lequel un objet transparent absorbe
une partie de la lumière qu’il reçoit.
La transmission est le phénomène par lequel un objet transparent est
traversé par une partie de la lumière incidente
