Cours de Physique-Chimie : Lumière, Couleurs et Vision

Introduction à la lumière

La lumière est une forme d'énergie qui nous permet de voir le monde qui nous entoure. Elle est à la fois une onde et une particule, et elle se propage dans l'espace à une vitesse d'environ 300 000 km/s dans le vide. Dans ce cours, nous allons explorer les propriétés de la lumière, la manière dont elle interagit avec les objets, et comment nous percevons les couleurs.

1. La nature de la lumière

1.1. Ondes et particules

La lumière peut être décrite comme une onde électromagnétique. Cela signifie qu'elle est constituée de champs électriques et magnétiques oscillants qui se déplacent dans l'espace. En même temps, la lumière peut également se comporter comme une particule, appelée photon. Cette dualité onde-particule est fondamentale en physique. Par exemple, lorsque la lumière interagit avec la matière, elle peut être absorbée ou émise en quantités discrètes appelées quanta.

1.2. Spectre électromagnétique

Le spectre électromagnétique est l'ensemble des ondes électromagnétiques classées par leur longueur d'onde. Il comprend des ondes radio, des micro-ondes, des infrarouges, de la lumière visible, des ultraviolets, des rayons X et des rayons gamma. La lumière visible, qui nous intéresse ici, représente une petite partie de ce spectre, avec des longueurs d'onde allant d'environ 380 nm (violet) à 750 nm (rouge). Les différentes longueurs d'onde correspondent à différentes couleurs, et chaque couleur a une énergie spécifique. Par exemple, la lumière rouge a une longueur d'onde plus longue et donc une énergie plus faible que la lumière violette, qui a une longueur d'onde plus courte.

2. Les couleurs de la lumière

2.1. Les couleurs de l'arc-en-ciel

Lorsque la lumière blanche (comme celle du soleil) passe à travers un prisme, elle se décompose en différentes couleurs. Ce phénomène est appelé dispersion. Les couleurs de l'arc-en-ciel, qui sont :

• Rouge


• Orange


• Jaune


• Vert


• Bleu


• Indigo


• Violet

Cette séparation des couleurs est due aux différentes vitesses de la lumière dans le prisme, ce qui entraîne une réfraction différente selon la couleur de la lumière. En effet, chaque couleur est déviée d'un angle différent en fonction de sa longueur d'onde.

2.2. Les couleurs additives

Lorsque nous parlons de couleurs, il est important de comprendre la différence entre les couleurs additives et soustractives. Les couleurs additives se produisent lorsque différentes lumières colorées sont mélangées. Par exemple, en mélangeant de la lumière rouge et verte, nous obtenons de la lumière jaune. Les couleurs primaires additives sont le rouge, le vert et le bleu (RGB). Lorsque toutes ces couleurs sont mélangées à pleine intensité, elles produisent de la lumière blanche. Cette combinaison est à la base des technologies d'affichage, comme les écrans d'ordinateurs et de télévisions.

2.3. Les couleurs soustractives

Les couleurs soustractives, en revanche, se produisent lorsque des pigments ou des teintes sont mélangés. Par exemple, en mélangeant de la peinture cyan, magenta et jaune (CMJ), on peut obtenir différentes couleurs en soustrayant certaines longueurs d'onde de la lumière. Les couleurs primaires soustractives sont le cyan, le magenta et le jaune. En combinant ces couleurs, on peut créer une large gamme de teintes, y compris le noir si les pigments absorbent toutes les longueurs d'onde de la lumière. C'est ce principe qui est utilisé dans l'impression couleur.

3. La vision humaine