COULEUR

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Couleur des diverses lumières

Couleurs du spectre

On attribue à Newton la première interprétation de la décomposition d'une lumière complexe par un prisme. Un ensemble d'images (d'une même fente, par exemple) juxtaposées ou distinctes, obtenues à l'aide des diverses radiations simples constituant une lumière, en forme le spectre. Toute radiation simple correspond à une vibration, extrêmement rapide, de période déterminée T que l'on repère, comme en radioélectricité, par sa longueur d'onde λ, égale au produit de T par la vitesse de propagation de la lumière dans le vide.

Couleur : situation des couleurs sur un diagramme en xy

Dessin : Couleur : situation des couleurs sur un diagramme en xy

Situation approximative des couleurs sur un diagramme en xy. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Mais alors que, pour les ondes radio-électriques, λ se chiffre en kilomètres, mètres, ou éventuellement millimètres, sa valeur n'est, pour les ondes lumineuses, que de quelques dix-millionièmes de mètres ; on utilisera, pour l'exprimer, le milliardième de mètre, ou nanomètre (symbole nm).

Suivant que les longueurs d'onde des éléments d'une lumière complexe forment une suite ininterrompue ou bien ont des valeurs distinctes, cette lumière est dite à spectre continu ou à spectre de raies.

Chaque lumière visible simple a une couleur déterminée ; l'ensemble des couleurs forme une suite sans variation brusque, et la correspondance qu'indique le tableau n'a qu'une valeur indicative, aucune convention générale ne spécifiant pour quelle longueur d'onde on passe du rouge à l'orangé, de l'orangé au jaune, etc.

Couleurs du spectre

Tableau : Couleurs du spectre

Couleurs du spectre. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Le nombre même des couleurs principales du spectre est arbitraire ; on l'a longtemps fixé à sept (par analogie, peut-être, avec les notes de la gamme), en donnant un nom spécial (indigo) au bleu-violet, ce qui ne paraît pas plus nécessaire que d'en donner un au vert-bleu ou au vert-jaune... Rappelons, d'autre part, qu'on ne doit pas confondre les couleurs du spectre avec les couleurs de l'arc-en-ciel, qui sont différemment disposées et dues à des lumières complexes.

Les radiations de longueurs d'onde supérieures à celle du rouge extrême (infrarouge) ou inférieures à celle du violet extrême (ultraviolet) étant invisibles n'ont pas de couleur. Mais la présence d'ultraviolet dans une lumière peut provoquer de la part de certains des corps qu'elle éclaire, en particulier dans les milieux oculaires, une émission de plus grande longueur d'onde (luminescence), parfois visible, ce qui influe sur leur couleur.

Les limites du spectre visible n'ont pas les valeurs précises que suggère le tableau : elles varient suivant la puissance des faisceaux considérés, et aussi selon les observateurs.

Couleurs du spectre

Tableau : Couleurs du spectre

Couleurs du spectre. 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Lumières complexes. Mélanges de lumières

La composition spectrale d'une lumière complexe, qui conditionne sa couleur, se détermine à l'aide d'instruments appelés spectrophotomètres, par des mesures physiques dont on peut présenter le résultat, dans le cas d'un spectre de raies, sous la forme d'un tableau donnant, pour chacune des longueurs d'onde λ présentes, la portion correspondante ΔP de la puissance P (énergie transportée par unité de temps, ou flux d'énergie). S'il s'agit d'un spectre continu, on évalue, pour toutes ses régions, la puissance dP transportée sous forme de radiations de longueurs d'onde comprises entre λ et λ + dλ, dλ étant très petit, et l'on calcule le rapport Pλ = dP/dλ, qu'on appelle « flux d'énergie monochromatique » (expression critiquable, car Pλ ne s'évalue pas en unités de flux, mais en unité de flux par unité de longueur d'onde). On peut alors construire la courbe de répartition spectrale d'énergie de la lumière, en portant λ en abscisses et Pλ en ordonnées (en valeurs absolues ou plus souvent relatives).

L'intensité d'un faisceau de lumière peut s'évaluer, comme nous venons de le rappeler, par son flux d'énergie P, qui n'est en général qu'une petite fraction de watt. Si le faisceau est visible, on considère aussi son flux lumineux F, qu'on évalue en lumens, par les méthodes de la photométrie. Le rapport K = F/P est appelé efficacité lumineuse. Nul en dehors du spectre visible, il varie en fonction de la longueur d'onde pour les lumières monochromatiques, comme l'indique la figure (dans le cas de l'observateur moyen conventionnel). Sur cette figure, les ordonnées sont les valeurs Vλ = K/Km, Km étant la valeur maximale de K, qui correspond à la longueur d'onde λ = 555 nm. L'expérience a donné Km = 680 lm/W. L'efficacité d'une lumière complexe est déterminée par les proportions relatives de ses divers constituants monochromatiques, chacun d'eux étant affecté d'un « poids » proportionnel à son efficacité propre.

Efficacité relative de radiations monochromatiques

Dessin : Efficacité relative de radiations monochromatiques

Efficacité relative V&Igr; = V&Igr;/Km des diverses radiations monochromatiques, en fonction de la longueur d'onde &Igr; pour l'observateur moyen conventionnel 

Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Quand plusie [...]

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Médias

Couleur : situation des couleurs sur un diagramme en xy

Couleur : situation des couleurs sur un diagramme en xy
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Couleurs du spectre

Couleurs du spectre
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Efficacité relative de radiations monochromatiques

Efficacité relative de radiations monochromatiques
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Lumières blanches

Lumières blanches
Crédits : Encyclopædia Universalis France

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Écrit par :

  • : directeur honoraire de l'Institut d'optique théorique et appliquée de Paris, professeur honoraire au Conservatoire national des arts et métiers
  • : professeur à l'université de Paris-XI et à l'École supérieure d'optique (E.S.O.), directeur adjoint de l'E.S.O., directeur du laboratoire d'expériences fondamentales en optique à l'Institut d'optique d'Orsay

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Pour citer l’article

Pierre FLEURY, Christian IMBERT, « COULEUR », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 23 septembre 2022. URL : https://www.universalis.fr/encyclopedie/couleur/