Les couleurs

Les couleurs

Pourquoi un écran de télévision noir produit-il toutes les couleurs ? Pourquoi un même tee-shirt change-t-il d'allure sous différentes lumières ? Tout part de la physiologie de l'œil et de la manière dont les objets interagissent avec la lumière.

À la fin de ce chapitre, tu sauras :

expliquer la vision trichromatique (3 cônes R, V, B) ;

distinguer synthèse additive (lumières) et soustractive (filtres, pigments) ; identifier les couleurs complémentaires ;

prédire la couleur perçue d'un objet selon la lumière incidente.

Vision trichromatique

Sur la rétine, deux types de photorécepteurs : les bâtonnets (vision en faible luminosité) et les cônes (vision des couleurs, en pleine lumière).

Trois types de cônes Il existe 3 types de cônes, sensibles chacun à une des trois lumières colorées primaires :

les cônes B : bleu (~440 nm) ; les cônes V : vert (~540 nm) ; les cônes R : rouge (~575 nm).

Le cerveau combine les signaux des 3 types pour percevoir toutes les nuances : c'est la vision trichromatique.

max-w-2xl Modèle trichromatique de la lumière blanche

Conséquence directe : la lumière blanche peut être modélisée par la superposition de trois lumières colorées : rouge + vert + bleu (RVB). C'est ce principe qu'exploitent tous les écrans (télévision, smartphone, ordinateur…).

Synthèse additive

Principe La synthèse additive est la création d'une nouvelle lumière colorée par superposition de plusieurs lumières colorées.

max-w-xl À retenir : synthèses 2 à 2 (RVB → CMJ) Superposition Résultat Rouge + Vert Jaune Rouge + Bleu Magenta Vert + Bleu Cyan Rouge + Vert + Bleu Blanc Couleurs complémentaires

Deux lumières sont complémentaires si leur superposition donne du blanc. Sur le cercle, elles sont diamétralement opposées.

Rouge ↔ Cyan (V+B) Vert ↔ Magenta (R+B) Bleu ↔ Jaune (R+V)

Lumière incidente et interaction avec un objet

Quand un objet reçoit de la lumière, plusieurs phénomènes peuvent avoir lieu, ils coexistent souvent dans des proportions variables.

max-w-3xl Transmission La lumière traverse l'objet (transparent) sans changer de direction. Ex : verre, vitre, eau pure.

Diffusion La lumière est renvoyée par la surface dans toutes les directions. Ex : papier, mur, feuille.

Absorption La lumière est convertie en chaleur par l'objet. Ex : surface noire au soleil.

Couleur perçue d'un objet

Définition La couleur perçue d'un objet dépend de :

la lumière incidente qui l'éclaire ; les longueurs d'onde diffusées (ou transmises) ; les longueurs d'onde absorbées.

Trois cas extrêmes Objet blanc : diffuse toutes les lumières reçues, n'en absorbe aucune.

Objet noir : absorbe toutes les lumières reçues, n'en diffuse aucune.

Objet coloré : diffuse la lumière de sa propre couleur et absorbe les autres lumières (ou plus précisément la couleur complémentaire).

Exemple : drap rouge En lumière blanche, le drap diffuse la composante rouge de la lumière reçue, absorbe le vert et le bleu → on le voit rouge.

En lumière verte seule, il n'y a rien à diffuser (pas de rouge dans la source) ; tout est absorbé → on le voit noir.

Synthèse soustractive (filtres et pigments)

Principe La synthèse soustractive est la création d'une nouvelle couleur par suppression d'une ou plusieurs lumières colorées d'une lumière incidente, grâce à des filtres ou des pigments.

Filtre coloré : règle d'or Un filtre coloré transmet sa propre couleur et absorbe sa couleur complémentaire.

max-w-2xl En superposant les 3 filtres complémentaires (cyan, magenta, jaune) devant une source blanche :

max-w-xl Synthèses soustractives 2 à 2 (CMJ → RVB + noir) Superposition de filtres Résultat Cyan + Magenta Bleu Cyan + Jaune Vert Magenta + Jaune Rouge Cyan + Magenta + Jaune Noir (aucune lumière) C'est l'inverse de l'additive

Là où la synthèse additive ajoute des lumières (à partir du noir, on tend vers le blanc), la synthèse soustractive retire des lumières (à partir du blanc, on tend vers le noir).

Additive vs soustractive : tableau récap

Comparaison Critère Synthèse additive Synthèse soustractive Sources lumières colorées (RVB) filtres / pigments (CMJ) Mécanisme superposition (on ajoute) absorption (on retire) Point de départ noir (absence de lumière) blanc (toutes lumières) Résultat des 3 R+V+B = blanc C+M+J = noir Exemples écran (TV, smartphone), spots scéniques peinture, encres d'imprimante, vitrail Exemple : écran d'ordinateur (additive) max-w-2xl

Un pixel jaune n'émet pas de lumière jaune : il allume ses sous-pixels rouge et vert. L'œil, qui ne distingue pas les sous-pixels à distance normale, perçoit la somme = jaune.

À retenir

Vision trichromatique : 3 types de cônes sensibles au rouge, vert et bleu. Le cerveau combine les signaux pour percevoir toutes les couleurs.

Synthèse additive (lumières) : R + V + B = blanc. R + V = jaune, R + B = magenta, V + B = cyan. Couleurs complémentaires diamétralement opposées.

Quand un objet reçoit de la lumière : transmission (transparent), diffusion (toutes directions) ou absorption (chaleur).

Couleur perçue = lumière incidente − lumière absorbée. Un objet blanc diffuse tout, un objet noir absorbe tout, un objet coloré diffuse sa couleur et absorbe la complémentaire.

Synthèse soustractive (filtres / pigments) : C + M + J = noir. Un filtre transmet sa propre couleur et absorbe sa complémentaire.