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Trilogie de la couleur : source de lumière, objet et observateur

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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D'une façon générale, la perception de la couleur d'un objet fait intervenir trois éléments : la source de lumière, l'objet lui-même et l'observateur.

La perception de la couleur repose sur la trilogie suivante : source de lumière, objet et observateur. © KreativeHexenkueche, CCO

Le spectre de la lumière

Pour bien comprendre comment les uns et les autres jouent un rôle dans la couleur perçue, suivons la transformation du spectre de la lumière lors de son cheminement de sa source jusqu'à notre œil. Le spectre représente les variations d'intensité des ondes électromagnétiques qui forment la lumière, en fonction de leur longueur d'onde. Le spectre de la lumière émise par une source dépend du type de source : il diffère selon qu'il s'agisse du Soleil, d'une lampe à halogène, d'un tube fluorescent, etc.

La perception de la couleur d’un objet fait intervenir trois éléments : la source de lumière (caractérisée par son spectre), l’objet (qui renvoie une lumière dont la composition spectrale est différente de celle de la source), et l’observateur (œil et cerveau). © Bernard Valeur, DR

En réfléchissant la lumière, l'objet modifie ce spectre. En effet, il absorbe une partie des longueurs d'onde de la lumière incidente et renvoie les autres par réflexion spéculaire (comme sur un miroir) et réflexion diffuse (dans toutes les directions), et éventuellement par d'autres phénomènes tels que les interférences et la diffraction. Si l'objet paraît bleu, par exemple, c'est soit parce qu'il absorbe toutes les longueurs d'onde, sauf celles correspondant au bleu. Soit parce qu'un phénomène d'interférences favorise les longueurs d'onde correspondant au bleu (comme chez le papillon morpho).

Enfin, la rétine joue également un rôle car elle a une réponse spectrale trichromatique : elle possède trois types de cônes sensibles dans des gammes restreintes de longueurs d'onde. La réponse globale qui résulte des trois cônes est loin d'être uniforme : son efficacité lumineuse passe par un maximum à 555 nm, c'est-à-dire dans le jaune-vert.

Apparence d’une tomate sous divers éclairages : lumière blanche, jaune (rouge + vert), magenta (rouge + bleu), verte, bleue. © B. Valeur, DR

Pour illustrer l'influence de la composition spectrale de la source sur la perception des couleurs d'un objet, observons une tomate sous divers éclairages (voir photos ci-dessus). Elle apparaît rouge lorsqu'elle est éclairée en lumière blanche dont toutes les radiations sont absorbées sauf le rouge. Ses feuilles apparaissent vertes. L'aspect est inchangé lorsque la tomate est éclairée avec de la lumière jaune constituée d'un mélange de lumière verte et rouge. En revanche, la couleur rouge est perçue sous éclairage avec de la lumière magenta (rouge + bleu), alors que les feuilles apparaissent noires. Ces dernières reprennent leur couleur verte sous une lumière verte. Enfin, la tomate et ses feuilles apparaissent quasiment noires si elles sont éclairées par une lumière bleue, qu'elles absorbent complètement.