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La vision des couleurs

Dossier - La couleur dans tous ses éclats
DossierClassé sous :physique , chimie , couleur

Un tour d'horizon sur la couleur, omniprésente dans la nature et dans notre culture. Vision des couleurs, nuances, teintes, fluorescence et luminescence... Le secret de la couleur !

  
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Comment se fait notre vision des couleurs ? La lumière est constituée d'ondes électromagnétiques, mais ces ondes ne sont en aucun cas « colorées », alors comment percevons-nous les couleurs ? En fait, 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.

Comment se fait notre vision des couleurs ? © Fotomek, CCO

L'œil et la vision des couleurs

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 leur forme. Aussi :

  • Les bâtonnets sont responsables de la vision en niveaux de gris (ils ne sont sensibles qu'à l'intensité lumineuse).
  • Les cônes permettent la vision des couleurs.

Les cônes exigent une intensité lumineuse relativement importante pour remplir leur rôle. 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 via le nerf optique, qui les interprète alors seulement en termes de couleur.

Notre cerveau est responsable de la vision des couleurs, à travers notre œil. Ici, coupe schématique de la rétine. À l'extrême droite : un cône entouré de plusieurs bâtonnets. © Chris, CC by-sa 3.0

Une couleur pour chaque longueur d'onde

À chaque longueur d'onde correspond une sensation colorée différente (par exemple rouge à 700 nm, jaune à 580 nm, vert à 530 nm, etc.). Si à une longueur d'onde donnée correspond une couleur, l'inverse n'est pas toujours vrai. Par exemple la sensation de jaune peut 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.

Quant à la lumière qui nous vient du Soleil, elle nous donne une sensation de blanc, alors que quiconque a vu un arc-en-ciel sait que la lumière solaire possède un grand nombre de longueurs d'onde correspondant chacune à une couleur perçue différente. Ainsi, notre système visuel mélange-t-il les couleurs. La raison n'est pas à chercher dans le cerveau, mais du côté de la rétine : c'est parce qu'il n'existe que trois types de cônes et non une multitude qui correspondraient à chaque longueur d'onde visible.

Les trois types de cônes, S, M et L, tapissant la rétine sont sensibles à trois gammes de longueurs d’onde. Les couleurs sur l’axe des abscisses montrent la correspondance entre longueur d’onde et couleur perçue lorsqu’une bande étroite de longueur d’onde est sélectionnée (à l’aide d’un filtre, par exemple). © Éditions Belin, DR

Techniquement, on dit que la rétine de l'œil a une réponse spectrale trichromatique. 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 »). Les gammes de longueurs d'onde correspondant aux cônes M et L se recouvrent largement (voir figure ci-dessus). C'est pourquoi le cerveau procède par comparaison des signaux lui parvenant des trois types de cônes.