LA COULEUR Complément disciplinaire PLC2 physique-chimie Dominique Prot

La couleur et la lumière De l'Antiquité (Aristote -384/-322) à la Renaissance: spectre et classification spectrale des couleurs inconnus confusion couleur / lumière couleurs classées du blanc au noir, suivant leur degré de clarté, dans une échelle décroissante:

Expérience de Newton (1672) : classification des couleurs selon leur degré de "réfrangibilité" le "blanc"  résultat du mélange de plusieurs couleurs

Règles de mélanges des couleurs (Helmholtz , milieu du 19ème): Mélange soustractif: jaune magenta cyan vert orangé violet

Mélange additif: R (orangé) V B jaune magenta cyan

Le système Munsell (1905): 3 paramètres pour une couleur La teinte

2. La clarté degré de "clair ou d'obscur" d'une couleur mesurée par comparaison avec une échelle de gris en faisant abstraction de la coloration: 0%  blanc 100%  noir

3. La saturation couleur saturée: S = 100%  maximum de coloration  couleur pure, non diluée désaturation "au blanc" ou "au noir"

Représentation en 3D du système de Munsell L'échelle verticale indique 10 niveaux de clarté. Dans un plan horizontal, on dispose, en un cercle chromatique, 10 teintes. Le long de chaque rayon (c.à.d. pour une clarté et une teinte données), la saturation augmente à mesure que l'on s'éloigne de l'axe. Les teintes n'atteignent pas toutes leur saturation maximale au même niveau de clarté; ici, pour la clarté moyenne, c'est le rouge qui atteint sa saturation maximale.

Le diagramme de chromaticité de la Commission Internationale de l'Eclairage (1931) http://www.tsi.enst.fr/tsi/enseignement/ressources/mti/correl_couleur/chromaticity.html http://semsci.u-strasbg.fr/diagramm.htm

La normalisation française 18 appellations chromatiques: Newton  blanc, noir, gris usage  beige, bordeaux, brun, crème, ivoire, kaki, marron, rose violet, bleu, vert, jaune, rouge + orangé, indigo (2nde édition) 9 qualificatifs:

résultat de l’interaction lumière / matière /œil La perception humaine de la couleur résultat de l’interaction lumière / matière /œil Van Eyck

C’est la combinaison de l’émission spectrale de la source et de la réponse spectrale de l’objet qui définit le rayonnement qui parvient à notre œil. Le stimulus physique S(l)=E(l) R(l) E : émission spectrale de la source R : pourcentage du rayonnement renvoyé par l’objet dans la direction de l’observateur quel que soit le mécanisme

L'œil humain: 2 types de capteurs les bâtonnets, à la périphérie de la rétine: image en niveau de gris vision nocturne les cônes, dans la zone centrale de la rétine:  capteurs photométriques et chromatiques vision colorée diurne

Apparition récente (< 40millions d’années) Apparition récente (< 40millions d’années). Seuls les humains et les primates sont trichromates. Recouvrement important des réponses vert/rouge.

Daltonisme  2 types de cônes

La couleur: une affaire de culture et de vocabulaire

Phase physique : source lumineuse + objet  signal lumineux Phase physiologique : signal lumineux  influx nerveux Phase cognitive : reconnaissance et analyse par le cerveau : la couleur

Interprétation par le cerveau

Interprétation par le cerveau Les cercles du centre ont le même diamètre Les diagonales sont toutes parallèles, les segments sont horizontaux ou verticaux

Interprétation par le cerveau Les lignes sont toutes horizontales et les parties noires sont toutes de carrés

Interprétation par le cerveau Le triangle blanc n’existe pas

Interprétation par le cerveau Énoncer la couleur du mot et non le mot de la couleur

La couleur des papillons

L'origine de la couleur ?

L'origine de la couleur ou pigmentaire structurale

Origine pigmentaire Les ocres (FexOy) Le cinabre (HgS)

(Ca,Na)8,(Al,Si)12,O24,(S,SO4,Cl) 2,1 eV Ion S3- Le Lapis-lazuli (Ca,Na)8,(Al,Si)12,O24,(S,SO4,Cl) Sa couleur bleue est due à l ’ion S3- Ces ions absorbent des photons d’énergie E 2,1 eV qui correspondent à une lumière absorbée de longueur d’onde  = hc/E 0,59 µm, qui correspond au jaune. Cette absorption dans le jaune donne au pigment la couleur complémentaire, c’est-à-dire le bleu violet.

Observation par transmission : Lumière incidente blanche Filtre jaune, absorbant le bleu Lumière transmise jaune Exemple : diapositives Observation par réflexion : Exemple : mélange de pigments Pigments jaunes Lumière incidente blanche Lumière réfléchie jaune

O OH La garance, sa racine contient de l’alizarine

Bioptérine Xanthoptérine

1- réfraction de la lumière au passage de structures prismatiques Origine structurale 1- réfraction de la lumière au passage de structures prismatiques

2- interférences lumineuses à la surface de films monocouches ou multicouches

3- diffraction par une structure périodique de type réseau

4- diffusion par des particules simple

multiple dépendante

4-1- diffusion Rayleigh kr << 1 rayonnement dipolaire: Idiff en 1/l4 rayonnement diffusé polarisé rectilignement

4-2- diffusion de Mie kr # 1 mécanisme complexe  diffraction diffusion de la lumière vers l'avant, dans un cône: cône "rouge" plus large que cône "bleu"

La couleur du ciel