les couleurs

Par Talar Hagopian et Rima DebsÉcole La Dauversière, Montréal, juin 2001

Validation du contenu et révision linguistique: Karine LefebvreScience animée, 2001

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Dans lequel deDans lequel des s deux mondes deux mondes préferiez-vous préferiez-vous

vivre?vivre?

Les couleurs primaires diffèrent en peinture (arts) Les couleurs primaires diffèrent en peinture (arts) et dans la lumière (physique).et dans la lumière (physique).

En peinture elles sont: En peinture elles sont: rougerouge, , bleubleu et et jaune,jaune,

alors que dans la lumière, alors que dans la lumière,

elles deviennent: elles deviennent: rougerouge, , bleubleu et et vertvert..

En mélangeant de la peinture jaune avec du bleu…En mélangeant de la peinture jaune avec du bleu…

nous obtenons du vert.nous obtenons du vert.

Par contre la lumière jaune* avec une lumière bleue…Par contre la lumière jaune* avec une lumière bleue…

nous donne de la lumière blanche !nous donne de la lumière blanche !

* Jaune = vert + rouge

En superposant les trois couleurs primaires, rouge, vert et bleu, nous obtenons du blanc.

En superposant les trois couleurs primaires, rouge, vert et bleu, nous obtenons du blanc.

En superposant les trois couleurs primaires, rouge, vert et bleu, nous obtenons du blanc.

Concentrons-nous sur les couleurs de la lumière!Concentrons-nous sur les couleurs de la lumière!

Voici les couleurs secondaires et comment elles sont formées…Voici les couleurs secondaires et comment elles sont formées…

Bleu + Vert

= Cyan

Rouge + Bleu

= Magenta

Rouge + Vert

= Jaune

Cyan, magenta et jaune sont les trois couleurs secondaires .

En additionnant les trois couleurs secondaires cyan, magenta et jaune, on obtient le noir, soit une absence de lumière..

Cyan + Jaune

= Vert

Magenta + Cyan

= Bleu

Magenta + Jaune

= Rouge

Les couleurs primaires de la lumière Les couleurs primaires de la lumière sont associées à 3 rayons :sont associées à 3 rayons :

Rho Rho rougerouge

Gamma Gamma vertvert

Beta Beta bleubleu

La longueur des ondes (nm)

rougevertbleu

Les longueurs d’ondes courtes correspondent à la Les longueurs d’ondes courtes correspondent à la couleur bleue. couleur bleue.

À mesure que la distance entre les ondes À mesure que la distance entre les ondes augmente, la lumière devient verte, ensuite rouge.augmente, la lumière devient verte, ensuite rouge.

La lumière est constituée d’ondes La lumière est constituée d’ondes électromagnétiques qui se différencient par leur électromagnétiques qui se différencient par leur longueur d’onde mesurée en nanomètre (nm).longueur d’onde mesurée en nanomètre (nm).

Spectre Spectre électromagnétiqueélectromagnétique

Rayons XRayons X

Rayons Rayons

Ondes Ondes radio radio

Micro-ondes

Ultra-violetUltra-violet(ondes courtes (ondes courtes

invisibles)invisibles)

InfrarougeInfrarouge(ondes longues (ondes longues

invisibles)invisibles)

Couleurs et ondes Couleurs et ondes lumineuses visibleslumineuses visibles

Les couleurs sont des ondes visibles !Les couleurs sont des ondes visibles !

En 1873, James Maxwell publia une En 1873, James Maxwell publia une suite d’équations sur la théorie suite d’équations sur la théorie électromagnétique de la lumière apportant électromagnétique de la lumière apportant la preuve que cette dernière provenait de la la preuve que cette dernière provenait de la propagation simultanée d’un champ propagation simultanée d’un champ électrique et d’un champ magnétique.électrique et d’un champ magnétique.

À la même époque, le À la même époque, le physicien allemand Henrich Hertz, physicien allemand Henrich Hertz, avec l’aide de Maxwell, parvient à avec l’aide de Maxwell, parvient à produire des ondes produire des ondes électromagnétiques et démontra électromagnétiques et démontra que celles-ci possédaient toutes les que celles-ci possédaient toutes les propriétés de la lumière: réflexion, propriétés de la lumière: réflexion, réfraction, interférence réfraction, interférence (superposition d’ondes de même (superposition d’ondes de même nature), diffraction, polarisation nature), diffraction, polarisation (répartition privilégiée de (répartition privilégiée de l’orientation des vibrations qui les l’orientation des vibrations qui les composent) et vitesse de composent) et vitesse de propagation (propagation ( 300 000 km/s). 300 000 km/s).

(1642-1727)

Mais bien avant eux, Isaac Mais bien avant eux, Isaac Newton avait attribué aux Newton avait attribué aux particules de la lumière des particules de la lumière des propriétés ondulatoires. propriétés ondulatoires. De plus, il avait découvert De plus, il avait découvert toutes les couleurs composant toutes les couleurs composant la lumière blanche.la lumière blanche.

(1642-1727)

Travaillant avec les prismes, il Travaillant avec les prismes, il remarqua que la lumière remarqua que la lumière blanche pouvait être blanche pouvait être décomposée en différentes décomposée en différentes composantes, soit les couleurs composantes, soit les couleurs de l’arc-en-ciel.de l’arc-en-ciel.

Il avait découvert la dispersion.Il avait découvert la dispersion.

PrismePrisme

SpectreSpectre

Lumière Lumière blancheblanche

DispersionDispersion

Le prisme disperse les couleurs de la lumière en couleurs du spectre.Le prisme disperse les couleurs de la lumière en couleurs du spectre.

Il est possible de recomposer la lumière blanche à partir de toutes ses composantes.

3600- 4300

4300- 4550

4920- 5500

5500- 5880

5880- 6470

6470- 7600 Unité en angström

4550- 4920

Violet

Indigo

Bleu

Vert

Jaune

Orange

Rouge

Nerf optiqueoptique

RétineRétine

LumiLumièreère

Les cônes Les cônes et les et les bâtonnetsbâtonnets

On sait tous que la couleur ne peut exister sans On sait tous que la couleur ne peut exister sans lumière.lumière.

Les Les bâtonnetsbâtonnets ne sont sensibles qu’au noir, au ne sont sensibles qu’au noir, au blanc et aux tons de gris et fonctionnent même à blanc et aux tons de gris et fonctionnent même à éclairage faible! On trouve 120 millions de ces récepteurs éclairage faible! On trouve 120 millions de ces récepteurs dans la rétine.dans la rétine.

Les Les cônescônes, eux, , eux, détectent la couleurdétectent la couleur et et nous en avons 7 millions dans la rétine.nous en avons 7 millions dans la rétine.

Le daltonisme est une anomalie de la vueLe daltonisme est une anomalie de la vue. L. Les personnes es personnes atteintes de ce trouble ne perçoivent pas les couleurs ou ne atteintes de ce trouble ne perçoivent pas les couleurs ou ne différencient pas certaines couleurs les unes des autres.différencient pas certaines couleurs les unes des autres.

Ce trouble visuelCe trouble visuel peut être héréditaire, ou consécutif peut être héréditaire, ou consécutif à une maladie ayant altéré le nerf optique. à une maladie ayant altéré le nerf optique.

Techniquement, le daltonisme est dû à un mauvais Techniquement, le daltonisme est dû à un mauvais fonctionnement ou fonctionnement ou une une insensibilitéinsensibilité des cellules des cellules photoréceptrices aux photoréceptrices aux couleurs, le cerveau ne pcouleurs, le cerveau ne pouvantouvant reconnaître la couleur correctement. reconnaître la couleur correctement.

Il existe plusieurs types de daltonisme : le "rouge-vert", qui Il existe plusieurs types de daltonisme : le "rouge-vert", qui touche plus les hommes que les femmes et le "jaune-bleu", touche plus les hommes que les femmes et le "jaune-bleu", moins répandu, qui touche pareillement hommes et femmes. moins répandu, qui touche pareillement hommes et femmes. Certaines personnes ne perçoivent que deux couleurs, et le Certaines personnes ne perçoivent que deux couleurs, et le reste en gris.reste en gris.

Certaines personnesCertaines personnes sontsont plutôt plutôt atteintes de mono- atteintes de mono-chromatisme, c'estchromatisme, c'est--àà--dire qu'elles voient uniformément tout en dire qu'elles voient uniformément tout en gris. gris.

La couleur que nous percevons d’un objet est en fait la couleur du spectre de la lumière qui parvient à nos yeux.

Ce poussin apparaîtra Jaune car la composante jaune est réfléchie aux yeux de l’observateur.

Les autres composantes de la lumière sont ici absorbées.

Ce buisson apparaîtra Vert car la composante verte est réfléchie aux yeux de l’observateur.

Les autres composantes de la lumière sont ici absorbées.

Un filtre optique est une lentille translucide qui ne laisse passer Un filtre optique est une lentille translucide qui ne laisse passer que certaines composantes de la lumière.que certaines composantes de la lumière.

Par exemple, des lunettes teintées.Par exemple, des lunettes teintées.

Un filtre fait d’une couleur primaire ne Un filtre fait d’une couleur primaire ne laisse passer que cette couleur.laisse passer que cette couleur.

Filtre rouge

Filtre vert

Filtre bleu

Un filtre fait d’une couleur secondaire ne laisse passer que les Un filtre fait d’une couleur secondaire ne laisse passer que les couleurs primaires qui la compose.couleurs primaires qui la compose.

Filtre cyan Filtre magenta

Filtre jaune

Filtre incolore Filtre noir

Et les filtres incolore et noir ?Et les filtres incolore et noir ?

De quelle couleur notre observateur verra-t-il le buisson s’il le regarde avec des filtres optiques rouges ?

Cliquer sur le buisson pour vérifier votre réponse !

Ce buisson apparaîtra Noir car la composante verte réfléchie par le buisson sera bloquée (absorbée) par le filtre rouge.

Le filtre ne laissant passer que la composante rouge, aucune lumière ne parviendra aux yeux de notre observateur (absence de lumière = noir).

De quelle couleur les lentilles teintées (ici filtres optiques) auraient-elles dû être afin que l’observateur voit le buisson vert ?

Cliquer sur les lentilles pour vérifier votre réponse !

Vertes puisque des filtres verts ne laissentS passer que la lumière verte, qui arrivera aux yeux de l’observateur !

L’arc-en-ciel est tout simplement l’image de la L’arc-en-ciel est tout simplement l’image de la lumière en provenance du soleil sur un écran de pluie. lumière en provenance du soleil sur un écran de pluie.

Les couleurs sont conservées pendant très longtemps Les couleurs sont conservées pendant très longtemps grâce à la réflexion, la dispersion et la réfraction que grâce à la réflexion, la dispersion et la réfraction que subissent les rayons du soleil sur les gouttelettes d’eau.subissent les rayons du soleil sur les gouttelettes d’eau.  

Rayon lumineux

Réfraction

Dispersion

Réflexion Goutte Goutte d’eaud’eau

• L’éclat des couleurs dépend du diamètre de la L’éclat des couleurs dépend du diamètre de la goutte qui devrait varier de 1 à 2 mm pour être goutte qui devrait varier de 1 à 2 mm pour être visible sinon, l ’arc-en-ciel est blanc.visible sinon, l ’arc-en-ciel est blanc.

• Lorsque vous contemplez l’arc-en-ciel en face, Lorsque vous contemplez l’arc-en-ciel en face, le soleil est toujours derrière vous.le soleil est toujours derrière vous.

• Le soleil est tellement loin qu’on peut Le soleil est tellement loin qu’on peut prétendre qu’un rayon lumineux peut être prétendre qu’un rayon lumineux peut être représenté par un ensemble de rayons parallèles qui, représenté par un ensemble de rayons parallèles qui, tombant dans la goutte d’eau, sont réfractés, tombant dans la goutte d’eau, sont réfractés, réfléchis et réfractés à nouveau.réfléchis et réfractés à nouveau.

Fixez le drapeau pendant Fixez le drapeau pendant 15 secondes ensuite 15 secondes ensuite regardez dans lregardez dans l ’ ’espace espace blancblanc..

Vous remarquerez que les Vous remarquerez que les couleurs de l ’image fantôme couleurs de l ’image fantôme du drapeau sont les mêmes du drapeau sont les mêmes que celles du vrai drapeau que celles du vrai drapeau des États-Unis. des États-Unis.

Nous voyons cela car le rouge, le bleu et le blanc sont Nous voyons cela car le rouge, le bleu et le blanc sont respectivement les couleurs complémentaires du cyan, respectivement les couleurs complémentaires du cyan, jaune et noir.jaune et noir.

BleuBleu Blanc Blanc Rouge Rouge

Gris Gris Vert Vert Mauve Mauve

RougeRouge OrangeOrange JauneJaune

TurquoiseTurquoise RoseRose NoirNoir

Récitez à voix haute la Récitez à voix haute la couleur des mots et non couleur des mots et non pas les mots écrits.pas les mots écrits.

Les couleurs font partie de notre quotidien …Les couleurs font partie de notre quotidien …

La vie serait bien triste sans elles !La vie serait bien triste sans elles !

Par chance, nous les retrouvons partout, même en sciences !Par chance, nous les retrouvons partout, même en sciences !

• Beverly T. LyndsBeverly T. Lynds.. (Page consult (Page consultée le ée le 05 mars 2001)05 mars 2001).. About RainbowsAbout Rainbows, , [En [En ligne]. Adresse URL:ligne]. Adresse URL: http://www.unidata.ucar.edu/staff/blynds/rnbw.html

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«Daltonisme».«Daltonisme». Encyclopédie Microsoft Encarta 2000Encyclopédie Microsoft Encarta 2000 [CD-ROM]. [CD-ROM]. Microsoft Corporation, 1999.Microsoft Corporation, 1999.