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« Spectre visible » : différence entre les versions

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{{Voir homonymes|Spectre}}
La '''[[lumière]] visible''', appelée aussi ''spectre visible'' ou ''spectre optique'' est la partie du [[spectre électromagnétique]] qui est visible pour l'[[œil]] humain.
[[Image:Színszóródás prizmán1.jpg|vignette|La lumière blanche, en passant à travers un [[Prisme (optique)|prisme optique]], se décompose pour faire apparaître le spectre visible.]]
[[Image:Spectre.svg|right|400px|thumb|Le spectre électromagnétique (le spectre visible correspond aux couleurs en bas du schéma)]]


Le '''spectre visible''' est la partie du [[spectre électromagnétique]] qui est [[Vision humaine|perceptible par l'humain]]. Le spectre se décompose en rayonnements [[monochromatique]]s par le passage de la [[lumière]] à travers un dispositif disperseur (prisme ou réseau diffractant) : c'est l'[[analyse spectrale]].
Il n'y a aucune limite exacte au spectre visible: l'œil humain adapté à la lumière possède généralement une sensibilité maximale à la lumière de [[longueur d'onde]] d'environ 550 [[mètre|nm]], ce qui correspond à une couleur jaune-verte.
Généralement, on considère que la réponse de l'œil couvre les longueurs d'ondes de 380 nm à 780 nm bien qu'une gamme de 400 nm à 700 nm soit plus commune. Ces extrêmes correspondent respectivement aux couleurs [[violet (couleur)|violet]] et [[rouge (couleur)|rouge]]
Cependant, l'œil peut avoir une certaine réponse visuelle dans des gammes de longueurs d'onde encore plus larges.


La sensibilité de l'œil selon la [[longueur d'onde]] du rayonnement électromagnétique diminue progressivement de part et d'autre d'un maximum entre {{unité|495|et=555|nanomètres (nm)}} selon le [[domaine de vision]] et les conditions de la mesure. On ne peut donner de limites exactes au domaine des rayonnements visibles. La [[Commission internationale de l'éclairage]] définit la vision de l’''observateur de référence'' jusqu'à une valeur {{unité|50000|fois}} plus faible que le maximum, pour une longueur d'onde dans le [[Vide (physique)|vide]] de {{unité|380|à=780|nm}}.
Les longueurs d'onde dans la gamme visible pour l'œil occupent la majeure partie de la ''fenêtre optique'', une gamme des longueurs d'onde qui sont facilement transmises par l'[[atmosphère de la Terre]].


Le spectre visible occupe la majeure partie de la ''fenêtre optique'', une gamme de longueurs d'onde bien transmises par l'[[atmosphère terrestre]], qui recoupe celle où l'[[éclairement énergétique]] [[spectre solaire|solaire]] est maximal à la surface de la [[Terre]]. Des longueurs d'onde plus courtes endommageraient la structure des molécules organiques, tandis que l'eau, constituant abondant du vivant, absorbe celles plus longues.
L'[[ultraviolet]] (UV) et l'[[infrarouge]] (IR) sont souvent considérés comme "''lumière''" mais ne sont pas visible par les humains; bien que de même nature que la lumière visible (comme la lumière visible, l'[[ultraviolet]] et l'[[infrarouge]] sont des ondes électromagnétiques)


==Utilisation historique du terme==
== Histoire d'un terme étrange ==
Le terme ''spectre'', signifiant « apparence immatérielle », « illusion » s'appliquait, au {{s-|XVII}}, à tous les phénomènes optiques qu'on ne s'expliquait pas. Synonyme de ''couleur accidentelle'', il servait pour les impressions rétiniennes du [[Loi du contraste simultané des couleurs|contraste simultané]] ou successif aussi bien que pour les irisations vues au bord d'un objet regardé à travers un [[prisme (optique)|prisme]]<ref>{{Référence incomplète|[[Trésor de la langue française]].}}</ref>{{,}}<ref>{{Référence incomplète|[[Oxford English Dictionnary]].}}</ref>.


[[Isaac Newton|Newton]] utilise une seule fois le terme {{citation étrangère|langue=en|Spectrum}} pour présenter ses [[expérience]]s en optique dans son article publié en 1671 à propos de {{citation|sa nouvelle théorie sur la lumière et les couleurs<ref>{{article|langue=en|périodique=Philosophical Transactions|année=1671|titre=A letter from M. Isaac Newton (…) containing his new theory about Light and Colors|passage=3075-3087|lire en ligne=http://rstl.royalsocietypublishing.org/content/6/69-80/3075.full.pdf+html|id=IN1}}</ref>}}. Procédant avec soin, il projette un rayon de lumière blanche du [[soleil]] passant au travers d'un volet par un trou de {{unité|6|mm}} de diamètre et dévié par un prisme sur un mur, et obtient un ''spectre'' {{harv|id=IN1|op. cit.|p=3076}} environ cinq fois plus long que large. Éliminant toutes les autres causes possibles, Newton conclut que la lumière blanche est {{citation|un mélange hétérogène de rayons différemment réfrangibles}} {{harv|id=IN1|op. cit.|p=3079}}. Les couleurs ne sont pas, dit-il, des ''qualifications de la lumière'', comme on l'estimait depuis [[Aristote]], mais des propriétés originales, différentes dans chaque rayon ; les moins réfrangibles sont de couleur rouge, et les plus réfrangibles sont d'un violet profond, et cette association de propriétés ne peut être brisée par aucun moyen {{harv|id=IN1|op. cit.|p=3081}}. Les transmutations de couleurs ne se produisent que lorsqu'il y a mélange de rayons. Ce sont ces couleurs obtenues par mélange, et non celles séparées par le prisme, qui sont illusoires, fugaces et apparentes. {{citation|Les couleurs originales ou premières sont le ''rouge'', le ''jaune'', le ''vert'', le ''bleu'' et un ''violet-pourpre'', ensemble avec l'orange, l'indigo, et une variété indéfinie de gradations intermédiaires<ref>{{citation étrangère|langue=en|The Original or primary colours are, ''Red'', ''Yellow'', ''Green'', ''Blew'', and a ''Violet-purple'', together with Orange, Indico, and an indefinite variety of Intermediate gradations}} {{harv|id=IN1|op. cit.|p=3082}}</ref>}}. Toute une série de phénomènes optiques s'expliquent ainsi, y compris la coloration des objets : il conclut ainsi sur ce point que {{citation|les couleurs des objets naturels n'ont pas d'autre origine que celle-ci : ceux-ci sont variablement constitués pour réfléchir une sorte de couleur en plus grande quantité que d'autres}} {{harv|id=IN1|op. cit.|p=3084}}. Avec ces conclusions, il est clair que Newton n'emploiera plus le terme de ''spectre''. Les {{citation|couleurs prismatiques}} {{harv|id=IN1|op. cit.|p=3087}} ne sont pas illusoires ou immatérielles : les autres couleurs le sont.
Deux des plus anciennes explications du spectre optique furent faites par [[Isaac Newton]], quand il écrit son livre ''Opticks'', et par [[Johann Wolfgang von Goethe|Goethe]], dans sa ''Théorie des couleurs''.


La théorie de Newton est immédiatement adoptée par le public, mais des savants influents, comme [[Charles François de Cisternay du Fay|du Fay]]<ref>{{article|périodique=Mémoires présentés à l'Académie des sciences|auteur=[[Charles François de Cisternay du Fay]]|titre=Observations physiques sur le mélange de quelques couleurs|année=1737|lire en ligne=https://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k3534v/f405}} ; pour plus de noms et résumés des opinions, voir {{Ouvrage|prénom1=Alexandre|nom1=Savérien|titre=Dictionnaire universel de mathématique et de physique|lieu=Paris|éditeur=|année=1750|passage=229-234 « couleurs »|lire en ligne=https://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k6281572d/f266}}.</ref>, doutent. Ils relèvent que Newton présente comme un ''fait'' ce qui en réalité n'est qu'une ''hypothèse plausible'', son expérience ne suffisant pas à prouver que le prisme ne crée pas des rayons lumineux colorés, différents par nature de la lumière blanche<ref>{{Ouvrage |langue=en |prénom1=Evan |nom1=Thompson |titre=Colour Vision |sous-titre=A Study in Cognitive Science and Philosophy of Science |éditeur=[[Routledge]] |année=1995 |passage=8-9 |isbn=|présentation en ligne=https://www.taylorfrancis.com/books/9781134900800}}.</ref>. [[Voltaire]] défend la théorie de Newton avec une interprétation particulière qui transforme le spectre continu en sept rayons principaux<ref>{{harvsp|Déribéré|2014|p=21-30|id=Déribéré2014}}.</ref>{{,}}<ref>{{Ouvrage|auteur1=[[Voltaire]]|titre=Éléments de la philosophie de Newton mis à la portée de tout le monde|lieu=Amsterdam|éditeur=|année=1738|passage=117|lire en ligne=http://www.e-rara.ch/doi/10.3931/e-rara-525}}</ref>. Le jésuite [[Louis-Bertrand Castel|Castel]] s'oppose avec détermination à ce qu'il considère comme un phénomène de mode<ref>{{Ouvrage |prénom1=Louis-Bertrand |nom1=Castel |lien auteur1=Louis-Bertrand Castel |titre=L'optique des couleurs |sous-titre=fondée sur les simples observations & tournée sur-tout à la pratique de la peinture, de la teinture & des autres arts coloristes |lieu=Paris |éditeur=Briasson |année=1740 |lire en ligne=https://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k107986x}}, introduction et chapitre 1.</ref>. Quelles sont, dit-il, ces ''sept'' couleurs que le savant anglais discerne, par rapport aux ''trois'' qui, comme les peintres et les teinturiers le savent depuis fort longtemps, suffisent pour en reconstituer une infinité<ref>Voir par exemple {{Ouvrage|prénom1=Jacob Christoph|nom1=Le Blon|lien auteur1=Jacob Christoph Le Blon|titre=Coloritto|sous-titre=L'Harmonie du coloris dans la peinture; reduite en pratique mecanique et à des regles sures & faciles : avec des figures en couleur, pour en faciliter l'intelligence, non seulement aux peintres, mais à tous ceux qui aiment la peinture.|lieu=Londres|éditeur=sans nom d'éditeur|année=1725|lire en ligne=https://gallica.bnf.fr/ark:/12148/btv1b8538846c}}.</ref> ?
Newton a utilisé pour la première fois le terme ''spectre'' (du [[latin]] « apparence » ou « apparition ») dans un texte imprimé en 1671 en décrivant ses [[expérience]]s en optique. Newton avait observé que, quand un petit rayon de lumière blanche du Soleil touche la face d'un [[prisme (optique)|prisme]] en verre à un certain angle, une partie du rayon est déviée et une autre traverse le prisme en en ressortant sous forme de bandes colorées. Newton fit l'hypothèse que la lumière était faite de "[[corpuscule]]s" (particules) de différentes couleurs, et que chaque couleur de lumière avait sa propre vitesse en milieu transparent, avec la couleur rouge la plus rapide et la violette la plus lente. Le résultat était que la lumière rouge était moins déviée ([[réfraction|réfractée]]) que la violette en passant au travers du prisme, ceci créant un spectre de couleurs.


Après plus d'un siècle, des intellectuels et philosophes comme [[Johann Wolfgang von Goethe|Goethe]]<ref>{{Référence incomplète|''[[Traité des couleurs]]'', 1810.}}</ref> suivi par [[Arthur Schopenhauer|Schopenhauer]]<ref>{{Référence incomplète|''[[Sur la vue et les couleurs]]'', 1816.}}</ref> contestent toujours les constructions de la physique. Pour eux, les couleurs prismatiques sont un « spectre », une illusion. L'explication par des causes physiologiques, avec la théorie de [[Thomas Young|Young]] et [[Hermann von Helmholtz|Helmholtz]], de la synthèse trichrome des couleurs, résoudra l'apparente contradiction entre les pratiques des coloristes et les expériences des physiciens.
Newton divisa le spectre en sept couleurs nommées : [[rouge]], [[Orange (couleur)|orange]], [[jaune]], [[vert]], [[bleu]], [[indigo]] et [[violet]] ou ROJVBIV. Il choisit sept couleurs à cause d'une croyance venant des anciens philosophes grecs, qu'il y avait un lien entre les couleurs, les notes de musique, les objets connus du système solaire et les jours de la semaine. L'œil humain est relativement insensible aux fréquences de l'indigo, et certaines personnes ayant une bonne vue ne peuvent distinguer la différence entre l'indigo et le bleu ou le violet. Pour cette raison, certains critiques dont [[Isaac Asimov]] ont suggéré que l'indigo ne devait pas être regardé comme une couleur mais simplement comme une ombre du bleu ou du violet.


Au début du {{s-|XIX}}, des expériences avec la lumière solaire montrent qu'il existe un rayonnement invisible de part et d'autre de celui que le prisme étale en rayons colorés. En 1800, [[William Herschel]] découvre qu'on peut échauffer un thermomètre en l'exposant à l'obscurité du côté du rouge ; l'année suivante [[Johann Wilhelm Ritter]] observe que le papier imbibé de [[chlorure d'argent]] noircit quand il l'expose à l'obscurité du côté du violet, plus vite que lorsqu'il l'expose au violet. Les couleurs prismatiques se prolongent donc par des parties invisibles, [[infrarouge]]s et [[ultraviolet]]s.
[[Johann Wolfgang von Goethe]] affirma que le spectre continu était un phénomène composé. Alors que Newton réduit le rayon lumineux pour isoler le phénomène, Goethe observa qu'avec une plus grande ouverture, il n'y avait pas de spectre. À la place, il y avait des bords jaune-rouge et bleu-cyan avec du blanc entre eux, et le spectre n'apparait que lorsque ces bords sont suffisamment proches pour s'échanger.


[[James Clerk Maxwell]] montre en 1864 que la lumière est une perturbation électromagnétique. Le modèle de description des phénomènes périodiques lui est applicable. Des formules qui servaient à l'[[acoustique]] décrivent les vibrations électromagnétiques ; elles ressortent de l'analyse fréquentielle issue de l'analyse harmonique développée depuis [[Joseph Fourier]] pour tout [[phénomène périodique]]. La lumière n'est plus qu'un cas particulier d'onde électromagnétique. La physique adopte le terme ''spectre'', au sens de {{citation|description d'un signal par les fréquences ou les longueurs d'onde (voire les énergies) qui le composent<ref>{{harvsp|id=DicPhys|Dic. Phys.|p=635 « Spectre »}}.</ref>}}, qu'on obtient à partir de la description temporelle par la [[transformation de Fourier]]. Il faut dès lors préciser ''spectre visible'' quand on parle de celui de la lumière<ref>L'expression « spectre visible » est attestée en 1890, {{Ouvrage|auteur1=[[Royal Society of London]]|titre=Catalogue of scientific papers|volume=17 MARC-P (1884-1900)|éditeur=|année=1900|passage=596|lire en ligne=https://gallica.bnf.fr/ark:/12148/bpt6k558023/f601.image.r=%22spectre%20visible%22?rk=21459;2}}.</ref>.
Il est de nos jours généralement accepté que la lumière est composée de [[photon]]s (qui partagent certaines propriétés d'une onde et certaines de celles des particules<ref>Voir [[Dualité onde-particule]].</ref> dans le [[vide]]). La vitesse de la lumière au travers d'un matériau est plus basse que la vitesse de la lumière dans le vide, et le rapport des vitesses est connu sous le nom d'[[indice de réfraction]] du matériau. Dans certaines matières, connues sous le nom de ''non dispersives'', la vitesse a différentes fréquences (correspondant à différentes couleurs) ne varie pas, et donc l'indice de réfraction est constant. Cependant, dans d'autres matières (dites ''dispersives''), l'indice de réfraction (et donc la vitesse) dépend de la fréquence selon une relation de dispersion. Le verre est l'une de ces matières, ce qui permet aux prismes en verre de créer un spectre optique depuis la lumière blanche.


Après la séparation des recherches optiques et de celles sur la perception, les arts de la [[couleur]] et la [[colorimétrie]] adoptent une série de caractérisations de la couleur qui leur est propre.
==Spectroscopie==


== Le spectre visible dans le spectre électromagnétique ==
L'étude scientifique des objets basée sur la lumière qu'ils émettent est nommée [[spectroscopie]]. Un application très importante de la spectroscopie est l'[[astronomie]], où la spectroscopie est essentielle à l'analyse d'objets distants. En particulier, la [[spectroscopie astronomique]] utilise des outils à fort taux de diffraction pour observer le spectre à de très hautes résolutions spectrales. L'[[hélium]] fut le premier détecté au cours d'une analyse du spectre du [[Soleil]]; d'autres [[élément chimique|éléments chimiques]] peuvent être détectés dans des corps astronomiques par des lignes d'émission et d'absorption, la position des lignes du spectre peuvent être utilisées pour détecter des propriétés de corps distants ou allant vite. Les premières [[exoplanète|exoplanètes]] ont été découvertes en analysant la poussière des étoiles à une si grande résolution que les variations de leur vélocité radiale petite de quelques mètres par secondes purent être détectées : la présence de planètes fut révélée par leur influence gravitationnelle sur les étoiles analysées, ainsi que par les trajectoires.
{{article détaillé|Spectre électromagnétique}}
[[Fichier:EM spectrumrevised fr.png|vignette|Situation du visible dans le spectre électromagnétique.]]
Du point de vue de la [[physique]], la [[lumière]] est un [[rayonnement électromagnétique]]. Elle occupe une très petite fraction du spectre de l'ensemble de ces rayonnements ; le rapport de la plus grande [[longueur d'onde]] visible à la plus courte est d'environ 2, tandis que les extrêmes du spectre électromagnétique sont dans un rapport 10{{exp|15}}.


Cette infime région du spectre électromagnétique représente la plus grande partie de la ''fenêtre optique'', expression qui désigne une gamme de longueurs d'onde que l'[[atmosphère terrestre]] transmet bien. Elle recoupe celle où l'[[éclairement énergétique]] solaire est maximal à la surface de la [[Terre]]{{sfn|Sève|2009|p=43}}. Cette fraction du [[spectre solaire]] joue un rôle important pour le développement de la vie ; des longueurs d'onde plus courtes endommageraient la structure des molécules organiques, tandis que l'eau, constituant abondant du vivant, absorbe celles plus longues<ref>{{Ouvrage|prénom1=Neil |nom1=Campbell |lien auteur1=Neil Campbell (biologiste) |prénom2=Jane |nom2=Reece |titre=Biologie |éditeur=Pearson |année=2007 |numéro d'édition=7|passage=198|isbn=978-2-7440-7223-9}}</ref>. Le spectre visible correspond à des énergies photoniques proches de {{unité|2|[[Électron-volt|eV]]}}, parmi les plus faibles de celles qui peuvent provoquer des réactions chimiques. La partie la plus énergétique se prolonge dans les [[ultraviolet]]s, tandis que de la partie la moins énergétique se prolonge dans les [[infrarouge]]s, invisibles mais qui transportent une énergie transformée en chaleur lorsqu'elle est absorbée.
==Couleurs du spectre==


== Longueurs d'onde ==
Bien qu'il soit continu et qu'il n’y ait pas de frontière claire entre une couleur et la suivante, la table suivante donne les limites approchées des couleurs du spectre :
On a coutume, en [[optique]], de caractériser les rayonnements [[monochromatique]]s par leur [[longueur d'onde]] dans le [[Vide (physique)|vide]] ; cette grandeur est pratique dans plusieurs applications. La [[vitesse de la lumière]] dans un matériau est inférieure à celle dans le [[Vide (physique)|vide]]. Le rapport de ces vitesses est l'[[indice de réfraction]] du matériau. Lorsqu'un rayon lumineux passe obliquement la limite entre deux matériaux d'indices de réfraction différent, il subit une déviation qui dépend du rapport de ces indices. Dans les matières ''[[Dispersion (mécanique ondulatoire)|dispersives]]'', la vitesse de propagation du rayonnement, et donc l'indice de réfraction, dépendent de la [[fréquence]] ou énergie [[photon]]ique. La déviation, au passage dans un tel milieu, dépend de cette différence de vitesse. Les composantes d'une lumière qui contient un mélange de fréquences se trouvent ainsi étalées. L'eau est une de ces matières, et le passage de la lumière solaire dans des gouttelettes d'eau en suspension dans l'air produit un [[arc en ciel]]. Les [[Verre optique|verres optiques]] sont plus ou moins dispersifs. On peut les utiliser pour décomposer la lumière blanche avec un [[Prisme (optique)|prisme]] : c'est l'expérience de Newton à l'origine du terme ''spectre''. Un [[réseau de diffraction]] permet aussi, par l'effet des interférences, la dispersion des rayons lumineux selon la fréquence. C'est le principal procédé aujourd'hui pour l'analyse du spectre.


En optique, on décrit généralement le spectre en fonction de la [[longueur d'onde]] du rayonnement dans le vide. En passant dans un milieu quelconque, la vitesse de la lumière décroît, tandis que la [[fréquence]] et l'énergie photonique qui lui est équivalente restent identiques. La longueur d'onde varie donc d'un milieu à l'autre selon la [[réfringence]]. Il serait plus rigoureux de définir le rayonnement en fonction de l'énergie photonique, mais pour des raisons historiques et surtout pratiques, on parle de longueur d'onde, en sous-entendant ''dans le vide''.
[[Violet]] 380–450 nm


=== Limites du visible ===
[[Bleu]] 450–495 nm
La sensibilité de l'œil diminue progressivement selon la longueur d'onde, et varie selon les individus, de sorte qu'on peut donner plusieurs limites au spectre visible. La [[Commission internationale de l'éclairage]] définit la vision de l’''observateur de référence'' entre une longueur d'onde dans le vide à partir de {{unité|380|[[Mètre#Multiples et sous-multiples du mètre|nanomètres]] (nm)}}, perçue comme un [[violet]] extrêmement sombre, et jusqu'à {{unité|780|nm}}, correspondant à un [[rouge (couleur)|rouge]] également à peine perceptible<ref>Valeurs tabulées des fonctions colorimétriques de 380 à 780 nm par pas de 5 nm : {{Lien web|langue=en|titre=Selected Colorimetric Tables|url=http://www.cie.co.at/index.php/LEFTMENUE/index.php?i_ca_id=298|site=cie.co.at|date=|consulté le=2 septembre 2017}}.</ref>.


Dans des conditions exceptionnelles, comme la suppression du [[cristallin]] après une opération de la cataracte, ces limites de la perception humaine peuvent s'étendre jusqu'à {{unité|310 nm}} du côté des [[ultraviolet]]s et jusqu'à {{unité|1100 nm}} dans le proche [[infrarouge]]<ref>{{Article|langue=en| date=février 2016| auteur=D. H. Sliney| issn=1476-5454| pages=222–229| périodique=Eye| doi=10.1038/eye.2015.252| numéro=2| titre=What is light? The visible spectrum and beyond}}.</ref>{{,}}<ref>{{Ouvrage| langue=en| date=2001| auteur=W. C. Livingston| url=https://books.google.com/books?id=4Abp5FdhskAC&pg=PA231| éditeur=Cambridge University Press| isbn=0-521-77284-2| lieu=Cambridge, UK| titre=Color and light in nature}}.</ref>.
[[Vert]] 495–570 nm


== Spectroscopie ==
[[Jaune]] 570–590 nm
{{article détaillé|spectroscopie|spectroscopie astronomique}}
L'étude scientifique des objets fondée sur l'analyse de la lumière qu'ils émettent est nommée [[spectroscopie]]. En [[astronomie]], c'est un moyen essentiel de l'analyse d'objets distants. La [[spectroscopie astronomique]] utilise des instruments à forte dispersion pour observer le spectre à de très hautes [[résolution spectrale|résolutions]].


En spectroscopie, la limite du visible a souvent peu d'importance, et l'analyse déborde largement sur les infrarouges et les ultraviolets. On caractérise parfois le rayonnement par une variante du [[nombre d'onde]], l'inverse de la longueur d'onde dans le vide. Dans cette échelle, la partie visible du spectre s'étend à peu près, du rouge au bleu-violet, de {{unité|1500|à=2300|cm|-1}}.
[[Orange (couleur)|Orange]] 590–620 nm


[[Joseph von Fraunhofer|Fraunhofer]] repéra le premier l'existence de [[raies de Fraunhofer|raies obscures]] dans la lumière du Soleil décomposée par le prisme. Les raies attestent de l'émission ou de l'absorption de la lumière par des [[élément chimique|éléments chimiques]]. Leur position dans le spectre renseigne sur la nature des éléments chimiques présents ; l'[[effet Doppler]] affecte légèrement cette position, d'où on déduit la [[vitesse radiale]] des astres. L'analyse du spectre des étoiles a atteint une si grande résolution que des variations de leur vélocité radiale de quelques mètres par seconde ont pu être détectées, ce qui a fait conclure à l'existence d'[[exoplanète]]s, révélée par leur influence gravitationnelle sur les étoiles analysées.
[[Rouge]] 620–750 nm


== Voir aussi ==
== Couleurs et spectre ==
{{Article détaillé|Efficacité lumineuse spectrale}}
[[Fichier:Visible-spectrum-400-700-nm.png|centre|640px|thumb|Couleurs approximatives du spectre visible entre {{unité|400 et 700 nm}}, couleur la plus proche<ref group=note>Les écrans ne peuvent pas représenter les couleurs monochromatiques.</ref>.]]
[[Fichier:Visible spectrum 390-710 nm linear perceptual.svg|vignette|centre|640px|Couleurs approximatives du spectre visible entre {{unité|390|nm}} et {{unité|710|nm}}, en ajoutant une quantité uniforme de blanc.]]
La [[vision humaine]] distingue les couleurs en [[Domaines de vision|domaine photopique]] (diurne), c'est-à-dire avec une [[luminance]] de {{unité|3 à 5000 cd/m2}}<ref>Pour un champ de {{unité|2°}}. Pour un champ large, il faut porter le minimum à {{unité|200 cd/m2}} {{Harv|Sève|2009|p=84}}.</ref>. Comparant l'effet de rayonnements monochromatiques de même [[luminance énergétique]], la perception est maximale pour un rayonnement de longueur d'onde voisine de {{unité|555 nm}}, ce qui correspond à un [[vert]]-jaunâtre. Ce rayonnement, proche du maximum énergétique du [[rayonnement solaire]], correspond à la plus grande sensibilité visuelle.


Chaque « couleur spectrale » correspond à une longueur d’onde précise ; cependant, le spectre des lumières présentes dans la nature comprend en général l'ensemble des rayonnements, en proportion variables. La spectrométrie étudie les procédés de décomposition, d’observation et de mesure des radiations en étroites bandes de fréquence.
{{exemple| nom=Spectromètre courant| Un [[spectromètre]] du spectre visible (et longueurs d'onde voisines) est devenu un instrument assez courant, analysant la lumière par bandes de longueur d'onde de {{unité|5 à 10 nm}}.}}

Un tel appareil, capable de donner cent niveaux différents pour chacune de ses quarante bandes, peut représenter 100{{40}} spectres différents.

Dans certaines régions du spectre, un humain normal peut distinguer des ondes de longueur d'onde différant de moins de {{unité|1 nm}}, et plus d'une centaine de niveaux de luminosité{{sfn|Sève|2009|p=121-122}}. Pourtant, la description d'une couleur n'a pas besoin d'autant de données que pourrait laisser croire la spectroscopie. Les humains n'ont en vision diurne que trois types de récepteurs, et il suffit de trois nombres pour décrire une couleur perçue. De nombreuses lumières mélangées de plusieurs radiations de longueurs d'onde différentes, dites [[couleur métamère|métamères]], se perçoivent identiquement. Les lumières monochromatiques n'ont pas de métamère, sauf à utiliser un mélange de deux rayonnements proches pour donner à percevoir un intermédiaire entre eux.

La [[colorimétrie]] décrit la couleur perçue ; mais la spectrométrie a une grande utilité lorsqu'il s'agit de couleurs de surface. Une surface colorée renvoie une partie du spectre de l'[[illuminant]] qui l'éclaire, absorbant le reste. Changer l'illuminant, c'est changer la lumière émise par la surface. Deux surfaces peuvent apparaître identiques sous un illuminant, mais, leur [[Courbe de réflectance|réflectance spectrale]] étant différente, ne plus être métamères sous un autre. Pour résoudre les problèmes que cela peut susciter, sans avoir à expérimenter avec tous les illuminants possibles, il faut étudier leur spectre.

On utilise parfois par extension le terme ''lumière'' pour désigner les rayonnements [[ultraviolet]]s (UV), comme dans l'expression « lumière noire », ou [[infrarouge]]s (IR), bien que ces rayonnements ne soient pas visibles<ref>{{harvsp|id=DicPhys|Dic. Phys.|p=406 « Lumière »}}.</ref>.

=== Longueurs d'onde approximatives des couleurs spectrales ===
Bien que le spectre soit continu et qu'il n’y ait pas de frontière claire entre une couleur et la suivante, la table suivante donne les valeurs limites des principaux [[champ chromatique|champs chromatiques]], avec les noms et limites de longueur d'onde dans le vide indiqués par la norme française AFNOR X080-10 « Classification méthodique générale des couleurs »<ref>{{Harvsp|Sève|2009|p=248}}. Les fonctions colorimétriques donnent des valeurs converties en [[Codage informatique des couleurs|codes informatiques]] au mieux pour un écran conforme aux préconisations [[sRGB]] ; les [[Luminance|luminances]] correspondent à la luminance relative de la couleur spectrale. Le nombre inscrit dans la couleur est la longueur d'onde dominante représentée.</ref>.

La fréquence du rayonnement en [[hertz]] s'obtient en divisant la vitesse de la lumière, environ {{unité|3 e8 [[mètre par seconde|m/s]]}}, par la longueur d'onde en [[mètre]]s. La fréquence en [[térahertz]] ({{unité|THz}}) s'obtient donc en divisant {{formatnum:300000}} (la vitesse de la lumière exprimée en {{unité|km/s}}) par la longueur d'onde en nanomètres ({{unité|nm}}, {{unité|e-9 m}}) : 10{{3}} × 10{{9}} = 10{{12}}, le multiplicateur correspondant au [[Préfixes du Système international d'unités|préfixe ''téra'']].

{| class="wikitable"
|+Couleurs du spectre<ref group=note>L'algorithme de calcul des couleurs se trouve dans l'article [[Efficacité lumineuse spectrale]].</ref>
|-
! scope="col" | [[Longueur d'onde]] ([[Nanomètre|nm]])
! scope="col" | [[Champ chromatique]]
! scope="col" | [[Couleur]]
! scope="col" | Commentaire
|-
| 380 — 449
| [[Violet]]
| style="background-color:#27005B;padding:0 1em;color:white" |445
| [[Couleur primaire|primaire]] [[Commission Internationale de l'Éclairage|CIE]] 1931 435,8
|-
| 449 — 466
| Violet-bleu
| style="background-color:#2A007B;padding:0 1em;color:white" | 455
| [[couleur primaire|primaire]] sRGB : 464
|-
| 466 — 478
| Bleu-violet
| style="background-color:#002F83;padding:0 1em;color:white" | 470
| ''indigo'' entre le bleu et le violet {{harv|id=IN1|Newton}}
|-
| 478 — 483
| [[Bleu]]
| style="background-color:#004769;padding:0 1em;color:white" | 480
|
|-
| 483 — 490
| Bleu-vert
| style="background-color:#005162;padding:0 1em;color:white" | 485
|
|-
| 490 — 510
| Vert-bleu
| style="background-color:#00725F;padding:0 1em;color:white" | 500
|
|-
| 510 — 541
| [[Vert]]
| style="background-color:#00AF6C;padding:0 1em;color:white" | 525
|
|-
| 541 — 573
| Vert-jaune
| style="background-color:#59C000;padding:0 1em;color:white" | 555
| [[Commission Internationale de l'Éclairage|CIE]] 1931 : 546,1 ; primaire sRGB : 549.
|-
| 573 — 575
| Jaune-vert
| style="background-color:#CAB300;padding:0 1em;color:white" | 574
|
|-
| 575 — 579
| [[Jaune]]
| style="background-color:#D2A900;padding:0 1em;color:white" | 577
|
|-
| 579 — 584
| Jaune-orangé
| style="background-color:#D79300;padding:0 1em;color:white" | 582
|
|-
| 584 — 588
| Orangé-jaune
| style="background-color:#DE8400;padding:0 1em;color:white" | 586
|
|-
| 588 — 593
| [[Orange (couleur)|Orangé]]
| style="background-color:#E77700;padding:0 1em;color:white" | 590
|
|-
| 593 — 605
| Orangé-rouge
| style="background-color:#F55000;padding:0 1em;color:white" | 600
|
|-
| 605 — 622
| Rouge-orangé
| style="background-color:#EA0021;padding:0 1em;color:white" | 615
| primaire sRGB : 611
|-
| 622 — 780
| [[Rouge]]
| style="background-color:#7A0022;padding:0 1em;color:white" | 650
|[[Couleur primaire|primaire]] [[Commission Internationale de l'Éclairage|CIE]] 1931 : 700
|}

Les couleurs primaires d'instrumentation de la CIE (1931) correspondent à des [[raie spectrale|raies spectrales]] du [[mercure (chimie)|mercure]] pour celles à {{unité|435,8 et 549 nm}}, et à une valeur arbitraire pour celle à {{unité|700 nm}}, dont la luminance n'est que de {{nombre|0,004102 fois}} le maximum (atteint vers {{unité|555 nm}}). Dans la région du rouge, le seuil de discrimination entre longueurs d'onde est élevé, et les expérimentateurs n'ont pas besoin de définir le rayonnement avec autant de précision{{sfn|Sève|2009|p=72}}.

== Notes et références ==
=== Notes ===
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=== Références ===
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== Annexes ==
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=== Bibliographie ===
* {{Ouvrage|prénom1=Maurice|nom1=Déribéré|lien auteur1=Maurice Déribéré|titre=La couleur|lieu=Paris|éditeur=[[Presses universitaires de France|PUF]]|collection=Que Sais-Je|numéro dans collection=220|année=2014|numéro d'édition=12|année première édition=1964|isbn=|id=Déribéré2014}}
* {{Ouvrage|prénom1=Yves|nom1=Le Grand|titre=Optique physiologique|sous-titre=Tome 2, Lumière et couleurs|lieu=Paris|éditeur=Masson|année=1972|isbn=|numéro d'édition=2}}.
* {{Ouvrage|prénom1=Robert |nom1= Sève |titre=Science de la couleur |sous-titre=Aspects physiques et perceptifs |lieu=Marseille |éditeur=Chalagam |année=2009 |pages totales=374 |isbn=978-2-9519607-5-6 |isbn2=2-9519607-5-1}}
* {{Ouvrage |prénom1=Richard |nom1=Taillet |prénom2=Loïc |nom2=Villain |prénom3=Pascal |nom3=Febvre |titre=Dictionnaire de physique |lieu=Bruxelles |éditeur=[[De Boeck]] |année=2013 |passage=635 |isbn= |id=DicPhys}}

=== Articles connexes ===
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Dernière version du 11 décembre 2023 à 09:17

La lumière blanche, en passant à travers un prisme optique, se décompose pour faire apparaître le spectre visible.

Le spectre visible est la partie du spectre électromagnétique qui est perceptible par l'humain. Le spectre se décompose en rayonnements monochromatiques par le passage de la lumière à travers un dispositif disperseur (prisme ou réseau diffractant) : c'est l'analyse spectrale.

La sensibilité de l'œil selon la longueur d'onde du rayonnement électromagnétique diminue progressivement de part et d'autre d'un maximum entre 495 et 555 nanomètres (nm) selon le domaine de vision et les conditions de la mesure. On ne peut donner de limites exactes au domaine des rayonnements visibles. La Commission internationale de l'éclairage définit la vision de l’observateur de référence jusqu'à une valeur 50 000 fois plus faible que le maximum, pour une longueur d'onde dans le vide de 380 à 780 nm.

Le spectre visible occupe la majeure partie de la fenêtre optique, une gamme de longueurs d'onde bien transmises par l'atmosphère terrestre, qui recoupe celle où l'éclairement énergétique solaire est maximal à la surface de la Terre. Des longueurs d'onde plus courtes endommageraient la structure des molécules organiques, tandis que l'eau, constituant abondant du vivant, absorbe celles plus longues.

Histoire d'un terme étrange

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Le terme spectre, signifiant « apparence immatérielle », « illusion » s'appliquait, au XVIIe siècle, à tous les phénomènes optiques qu'on ne s'expliquait pas. Synonyme de couleur accidentelle, il servait pour les impressions rétiniennes du contraste simultané ou successif aussi bien que pour les irisations vues au bord d'un objet regardé à travers un prisme[1],[2].

Newton utilise une seule fois le terme « Spectrum » pour présenter ses expériences en optique dans son article publié en 1671 à propos de « sa nouvelle théorie sur la lumière et les couleurs[3] ». Procédant avec soin, il projette un rayon de lumière blanche du soleil passant au travers d'un volet par un trou de 6 mm de diamètre et dévié par un prisme sur un mur, et obtient un spectre (op. cit., p. 3076) environ cinq fois plus long que large. Éliminant toutes les autres causes possibles, Newton conclut que la lumière blanche est « un mélange hétérogène de rayons différemment réfrangibles » (op. cit., p. 3079). Les couleurs ne sont pas, dit-il, des qualifications de la lumière, comme on l'estimait depuis Aristote, mais des propriétés originales, différentes dans chaque rayon ; les moins réfrangibles sont de couleur rouge, et les plus réfrangibles sont d'un violet profond, et cette association de propriétés ne peut être brisée par aucun moyen (op. cit., p. 3081). Les transmutations de couleurs ne se produisent que lorsqu'il y a mélange de rayons. Ce sont ces couleurs obtenues par mélange, et non celles séparées par le prisme, qui sont illusoires, fugaces et apparentes. « Les couleurs originales ou premières sont le rouge, le jaune, le vert, le bleu et un violet-pourpre, ensemble avec l'orange, l'indigo, et une variété indéfinie de gradations intermédiaires[4] ». Toute une série de phénomènes optiques s'expliquent ainsi, y compris la coloration des objets : il conclut ainsi sur ce point que « les couleurs des objets naturels n'ont pas d'autre origine que celle-ci : ceux-ci sont variablement constitués pour réfléchir une sorte de couleur en plus grande quantité que d'autres » (op. cit., p. 3084). Avec ces conclusions, il est clair que Newton n'emploiera plus le terme de spectre. Les « couleurs prismatiques » (op. cit., p. 3087) ne sont pas illusoires ou immatérielles : les autres couleurs le sont.

La théorie de Newton est immédiatement adoptée par le public, mais des savants influents, comme du Fay[5], doutent. Ils relèvent que Newton présente comme un fait ce qui en réalité n'est qu'une hypothèse plausible, son expérience ne suffisant pas à prouver que le prisme ne crée pas des rayons lumineux colorés, différents par nature de la lumière blanche[6]. Voltaire défend la théorie de Newton avec une interprétation particulière qui transforme le spectre continu en sept rayons principaux[7],[8]. Le jésuite Castel s'oppose avec détermination à ce qu'il considère comme un phénomène de mode[9]. Quelles sont, dit-il, ces sept couleurs que le savant anglais discerne, par rapport aux trois qui, comme les peintres et les teinturiers le savent depuis fort longtemps, suffisent pour en reconstituer une infinité[10] ?

Après plus d'un siècle, des intellectuels et philosophes comme Goethe[11] suivi par Schopenhauer[12] contestent toujours les constructions de la physique. Pour eux, les couleurs prismatiques sont un « spectre », une illusion. L'explication par des causes physiologiques, avec la théorie de Young et Helmholtz, de la synthèse trichrome des couleurs, résoudra l'apparente contradiction entre les pratiques des coloristes et les expériences des physiciens.

Au début du XIXe siècle, des expériences avec la lumière solaire montrent qu'il existe un rayonnement invisible de part et d'autre de celui que le prisme étale en rayons colorés. En 1800, William Herschel découvre qu'on peut échauffer un thermomètre en l'exposant à l'obscurité du côté du rouge ; l'année suivante Johann Wilhelm Ritter observe que le papier imbibé de chlorure d'argent noircit quand il l'expose à l'obscurité du côté du violet, plus vite que lorsqu'il l'expose au violet. Les couleurs prismatiques se prolongent donc par des parties invisibles, infrarouges et ultraviolets.

James Clerk Maxwell montre en 1864 que la lumière est une perturbation électromagnétique. Le modèle de description des phénomènes périodiques lui est applicable. Des formules qui servaient à l'acoustique décrivent les vibrations électromagnétiques ; elles ressortent de l'analyse fréquentielle issue de l'analyse harmonique développée depuis Joseph Fourier pour tout phénomène périodique. La lumière n'est plus qu'un cas particulier d'onde électromagnétique. La physique adopte le terme spectre, au sens de « description d'un signal par les fréquences ou les longueurs d'onde (voire les énergies) qui le composent[13] », qu'on obtient à partir de la description temporelle par la transformation de Fourier. Il faut dès lors préciser spectre visible quand on parle de celui de la lumière[14].

Après la séparation des recherches optiques et de celles sur la perception, les arts de la couleur et la colorimétrie adoptent une série de caractérisations de la couleur qui leur est propre.

Le spectre visible dans le spectre électromagnétique

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Situation du visible dans le spectre électromagnétique.

Du point de vue de la physique, la lumière est un rayonnement électromagnétique. Elle occupe une très petite fraction du spectre de l'ensemble de ces rayonnements ; le rapport de la plus grande longueur d'onde visible à la plus courte est d'environ 2, tandis que les extrêmes du spectre électromagnétique sont dans un rapport 1015.

Cette infime région du spectre électromagnétique représente la plus grande partie de la fenêtre optique, expression qui désigne une gamme de longueurs d'onde que l'atmosphère terrestre transmet bien. Elle recoupe celle où l'éclairement énergétique solaire est maximal à la surface de la Terre[15]. Cette fraction du spectre solaire joue un rôle important pour le développement de la vie ; des longueurs d'onde plus courtes endommageraient la structure des molécules organiques, tandis que l'eau, constituant abondant du vivant, absorbe celles plus longues[16]. Le spectre visible correspond à des énergies photoniques proches de 2 eV, parmi les plus faibles de celles qui peuvent provoquer des réactions chimiques. La partie la plus énergétique se prolonge dans les ultraviolets, tandis que de la partie la moins énergétique se prolonge dans les infrarouges, invisibles mais qui transportent une énergie transformée en chaleur lorsqu'elle est absorbée.

Longueurs d'onde

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On a coutume, en optique, de caractériser les rayonnements monochromatiques par leur longueur d'onde dans le vide ; cette grandeur est pratique dans plusieurs applications. La vitesse de la lumière dans un matériau est inférieure à celle dans le vide. Le rapport de ces vitesses est l'indice de réfraction du matériau. Lorsqu'un rayon lumineux passe obliquement la limite entre deux matériaux d'indices de réfraction différent, il subit une déviation qui dépend du rapport de ces indices. Dans les matières dispersives, la vitesse de propagation du rayonnement, et donc l'indice de réfraction, dépendent de la fréquence ou énergie photonique. La déviation, au passage dans un tel milieu, dépend de cette différence de vitesse. Les composantes d'une lumière qui contient un mélange de fréquences se trouvent ainsi étalées. L'eau est une de ces matières, et le passage de la lumière solaire dans des gouttelettes d'eau en suspension dans l'air produit un arc en ciel. Les verres optiques sont plus ou moins dispersifs. On peut les utiliser pour décomposer la lumière blanche avec un prisme : c'est l'expérience de Newton à l'origine du terme spectre. Un réseau de diffraction permet aussi, par l'effet des interférences, la dispersion des rayons lumineux selon la fréquence. C'est le principal procédé aujourd'hui pour l'analyse du spectre.

En optique, on décrit généralement le spectre en fonction de la longueur d'onde du rayonnement dans le vide. En passant dans un milieu quelconque, la vitesse de la lumière décroît, tandis que la fréquence et l'énergie photonique qui lui est équivalente restent identiques. La longueur d'onde varie donc d'un milieu à l'autre selon la réfringence. Il serait plus rigoureux de définir le rayonnement en fonction de l'énergie photonique, mais pour des raisons historiques et surtout pratiques, on parle de longueur d'onde, en sous-entendant dans le vide.

Limites du visible

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La sensibilité de l'œil diminue progressivement selon la longueur d'onde, et varie selon les individus, de sorte qu'on peut donner plusieurs limites au spectre visible. La Commission internationale de l'éclairage définit la vision de l’observateur de référence entre une longueur d'onde dans le vide à partir de 380 nanomètres (nm), perçue comme un violet extrêmement sombre, et jusqu'à 780 nm, correspondant à un rouge également à peine perceptible[17].

Dans des conditions exceptionnelles, comme la suppression du cristallin après une opération de la cataracte, ces limites de la perception humaine peuvent s'étendre jusqu'à 310 nm du côté des ultraviolets et jusqu'à 1 100 nm dans le proche infrarouge[18],[19].

Spectroscopie

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L'étude scientifique des objets fondée sur l'analyse de la lumière qu'ils émettent est nommée spectroscopie. En astronomie, c'est un moyen essentiel de l'analyse d'objets distants. La spectroscopie astronomique utilise des instruments à forte dispersion pour observer le spectre à de très hautes résolutions.

En spectroscopie, la limite du visible a souvent peu d'importance, et l'analyse déborde largement sur les infrarouges et les ultraviolets. On caractérise parfois le rayonnement par une variante du nombre d'onde, l'inverse de la longueur d'onde dans le vide. Dans cette échelle, la partie visible du spectre s'étend à peu près, du rouge au bleu-violet, de 1 500 à 2 300 cm−1.

Fraunhofer repéra le premier l'existence de raies obscures dans la lumière du Soleil décomposée par le prisme. Les raies attestent de l'émission ou de l'absorption de la lumière par des éléments chimiques. Leur position dans le spectre renseigne sur la nature des éléments chimiques présents ; l'effet Doppler affecte légèrement cette position, d'où on déduit la vitesse radiale des astres. L'analyse du spectre des étoiles a atteint une si grande résolution que des variations de leur vélocité radiale de quelques mètres par seconde ont pu être détectées, ce qui a fait conclure à l'existence d'exoplanètes, révélée par leur influence gravitationnelle sur les étoiles analysées.

Couleurs et spectre

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Couleurs approximatives du spectre visible entre 400 et 700 nm, couleur la plus proche[note 1].
Couleurs approximatives du spectre visible entre 390 nm et 710 nm, en ajoutant une quantité uniforme de blanc.

La vision humaine distingue les couleurs en domaine photopique (diurne), c'est-à-dire avec une luminance de 3 à 5 000 cd/m2[20]. Comparant l'effet de rayonnements monochromatiques de même luminance énergétique, la perception est maximale pour un rayonnement de longueur d'onde voisine de 555 nm, ce qui correspond à un vert-jaunâtre. Ce rayonnement, proche du maximum énergétique du rayonnement solaire, correspond à la plus grande sensibilité visuelle.

Chaque « couleur spectrale » correspond à une longueur d’onde précise ; cependant, le spectre des lumières présentes dans la nature comprend en général l'ensemble des rayonnements, en proportion variables. La spectrométrie étudie les procédés de décomposition, d’observation et de mesure des radiations en étroites bandes de fréquence.

Spectromètre courant :

Un spectromètre du spectre visible (et longueurs d'onde voisines) est devenu un instrument assez courant, analysant la lumière par bandes de longueur d'onde de 5 à 10 nm.

Un tel appareil, capable de donner cent niveaux différents pour chacune de ses quarante bandes, peut représenter 10040 spectres différents.

Dans certaines régions du spectre, un humain normal peut distinguer des ondes de longueur d'onde différant de moins de 1 nm, et plus d'une centaine de niveaux de luminosité[21]. Pourtant, la description d'une couleur n'a pas besoin d'autant de données que pourrait laisser croire la spectroscopie. Les humains n'ont en vision diurne que trois types de récepteurs, et il suffit de trois nombres pour décrire une couleur perçue. De nombreuses lumières mélangées de plusieurs radiations de longueurs d'onde différentes, dites métamères, se perçoivent identiquement. Les lumières monochromatiques n'ont pas de métamère, sauf à utiliser un mélange de deux rayonnements proches pour donner à percevoir un intermédiaire entre eux.

La colorimétrie décrit la couleur perçue ; mais la spectrométrie a une grande utilité lorsqu'il s'agit de couleurs de surface. Une surface colorée renvoie une partie du spectre de l'illuminant qui l'éclaire, absorbant le reste. Changer l'illuminant, c'est changer la lumière émise par la surface. Deux surfaces peuvent apparaître identiques sous un illuminant, mais, leur réflectance spectrale étant différente, ne plus être métamères sous un autre. Pour résoudre les problèmes que cela peut susciter, sans avoir à expérimenter avec tous les illuminants possibles, il faut étudier leur spectre.

On utilise parfois par extension le terme lumière pour désigner les rayonnements ultraviolets (UV), comme dans l'expression « lumière noire », ou infrarouges (IR), bien que ces rayonnements ne soient pas visibles[22].

Longueurs d'onde approximatives des couleurs spectrales

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Bien que le spectre soit continu et qu'il n’y ait pas de frontière claire entre une couleur et la suivante, la table suivante donne les valeurs limites des principaux champs chromatiques, avec les noms et limites de longueur d'onde dans le vide indiqués par la norme française AFNOR X080-10 « Classification méthodique générale des couleurs »[23].

La fréquence du rayonnement en hertz s'obtient en divisant la vitesse de la lumière, environ 3 × 108 m/s, par la longueur d'onde en mètres. La fréquence en térahertz (THz) s'obtient donc en divisant 300 000 (la vitesse de la lumière exprimée en km/s) par la longueur d'onde en nanomètres (nm, 10−9 m) : 103 × 109 = 1012, le multiplicateur correspondant au préfixe téra.

Couleurs du spectre[note 2]
Longueur d'onde (nm) Champ chromatique Couleur Commentaire
380 — 449 Violet 445 primaire CIE 1931 435,8
449 — 466 Violet-bleu 455 primaire sRGB : 464
466 — 478 Bleu-violet 470 indigo entre le bleu et le violet (Newton)
478 — 483 Bleu 480
483 — 490 Bleu-vert 485
490 — 510 Vert-bleu 500
510 — 541 Vert 525
541 — 573 Vert-jaune 555 CIE 1931 : 546,1 ; primaire sRGB : 549.
573 — 575 Jaune-vert 574
575 — 579 Jaune 577
579 — 584 Jaune-orangé 582
584 — 588 Orangé-jaune 586
588 — 593 Orangé 590
593 — 605 Orangé-rouge 600
605 — 622 Rouge-orangé 615 primaire sRGB : 611
622 — 780 Rouge 650 primaire CIE 1931 : 700

Les couleurs primaires d'instrumentation de la CIE (1931) correspondent à des raies spectrales du mercure pour celles à 435,8 et 549 nm, et à une valeur arbitraire pour celle à 700 nm, dont la luminance n'est que de 0,004 102 fois le maximum (atteint vers 555 nm). Dans la région du rouge, le seuil de discrimination entre longueurs d'onde est élevé, et les expérimentateurs n'ont pas besoin de définir le rayonnement avec autant de précision[24].

Notes et références

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  1. Les écrans ne peuvent pas représenter les couleurs monochromatiques.
  2. L'algorithme de calcul des couleurs se trouve dans l'article Efficacité lumineuse spectrale.

Références

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  1. Trésor de la langue française.[réf. incomplète]
  2. Oxford English Dictionnary.[réf. incomplète]
  3. (en) « A letter from M. Isaac Newton (…) containing his new theory about Light and Colors », Philosophical Transactions,‎ , p. 3075-3087 (lire en ligne)
  4. « The Original or primary colours are, Red, Yellow, Green, Blew, and a Violet-purple, together with Orange, Indico, and an indefinite variety of Intermediate gradations » (op. cit., p. 3082)
  5. Charles François de Cisternay du Fay, « Observations physiques sur le mélange de quelques couleurs », Mémoires présentés à l'Académie des sciences,‎ (lire en ligne) ; pour plus de noms et résumés des opinions, voir Alexandre Savérien, Dictionnaire universel de mathématique et de physique, Paris, (lire en ligne), p. 229-234 « couleurs ».
  6. (en) Evan Thompson, Colour Vision : A Study in Cognitive Science and Philosophy of Science, Routledge, (présentation en ligne), p. 8-9.
  7. Déribéré 2014, p. 21-30.
  8. Voltaire, Éléments de la philosophie de Newton mis à la portée de tout le monde, Amsterdam, (lire en ligne), p. 117
  9. Louis-Bertrand Castel, L'optique des couleurs : fondée sur les simples observations & tournée sur-tout à la pratique de la peinture, de la teinture & des autres arts coloristes, Paris, Briasson, (lire en ligne), introduction et chapitre 1.
  10. Voir par exemple Jacob Christoph Le Blon, Coloritto : L'Harmonie du coloris dans la peinture; reduite en pratique mecanique et à des regles sures & faciles : avec des figures en couleur, pour en faciliter l'intelligence, non seulement aux peintres, mais à tous ceux qui aiment la peinture., Londres, sans nom d'éditeur, (lire en ligne).
  11. Traité des couleurs, 1810.[réf. incomplète]
  12. Sur la vue et les couleurs, 1816.[réf. incomplète]
  13. Dic. Phys., p. 635 « Spectre ».
  14. L'expression « spectre visible » est attestée en 1890, Royal Society of London, Catalogue of scientific papers, vol. 17 MARC-P (1884-1900), (lire en ligne), p. 596.
  15. Sève 2009, p. 43.
  16. Neil Campbell et Jane Reece, Biologie, Pearson, , 7e éd. (ISBN 978-2-7440-7223-9), p. 198
  17. Valeurs tabulées des fonctions colorimétriques de 380 à 780 nm par pas de 5 nm : (en) « Selected Colorimetric Tables », sur cie.co.at (consulté le ).
  18. (en) D. H. Sliney, « What is light? The visible spectrum and beyond », Eye, no 2,‎ , p. 222–229 (ISSN 1476-5454, DOI 10.1038/eye.2015.252).
  19. (en) W. C. Livingston, Color and light in nature, Cambridge, UK, Cambridge University Press, (ISBN 0-521-77284-2, lire en ligne).
  20. Pour un champ de 2°. Pour un champ large, il faut porter le minimum à 200 cd/m2 (Sève 2009, p. 84).
  21. Sève 2009, p. 121-122.
  22. Dic. Phys., p. 406 « Lumière ».
  23. Sève 2009, p. 248. Les fonctions colorimétriques donnent des valeurs converties en codes informatiques au mieux pour un écran conforme aux préconisations sRGB ; les luminances correspondent à la luminance relative de la couleur spectrale. Le nombre inscrit dans la couleur est la longueur d'onde dominante représentée.
  24. Sève 2009, p. 72.

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Bibliographie

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  • Maurice Déribéré, La couleur, Paris, PUF, coll. « Que Sais-Je » (no 220), , 12e éd. (1re éd. 1964)
  • Yves Le Grand, Optique physiologique : Tome 2, Lumière et couleurs, Paris, Masson, , 2e éd..
  • Robert Sève, Science de la couleur : Aspects physiques et perceptifs, Marseille, Chalagam, , 374 p. (ISBN 978-2-9519607-5-6 et 2-9519607-5-1)
  • Richard Taillet, Loïc Villain et Pascal Febvre, Dictionnaire de physique, Bruxelles, De Boeck, , p. 635

Articles connexes

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Liens externes

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