FORMULES de PHYSIQUE
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COLORATION des OBJETS RéCEPTEURS de LUMIèRE
-coloration des objets récepteurs de lumière
La couleur d’un objet est perçue de 2 façons différentes par l’oeil :
-si c’est un objet émetteur de lumière (soleil, lampe, fer rouge...) l’oeil perçoit un éventail deteintes (couleurs primaires) issues de la source qui émet diverses ondes électromagnétiques perçues chacune par la rétine sous forme d’une sensation colorée
-si c’est un objet qui a précédemment reçu depuis une source des teintes dont il ne renvoie qu'une partie (celles réfléchies), l’oeil perçoit descolorations, (l'objet est éclairé et n'est pas éclairant)
Les couleurs réfléchies (colorations) sont les couleurs non absorbées-les absorbées n'étant plus présentes-
1° exemple un papier apparaissant colorié en rouge a digéré (absorption, transmission, diffusion ou autres) toutes les teintes qu'il a reçues, sauf les rouges, qui étaient dans l'encre d'impression et qu'il réémet.
2° exemple : un tissu apparaissant bleu a absorbé les longueurs d’ondes autres que celles du bleu ; un tissu qui vous apparait blanc n'a absorbé quasiment aucune des couleurs qui l'ont atteint;un tissu qui vous apparait noir a absorbé toutes les couleurs qui l'ont initialement frappé
Les colorations (couleurs réémises) sont des mélanges de teintes(couleurs primaires) et donc elles prennent de nouveaux noms, différents de ceux auquels l'arc en ciel nous a habitués.C'est dans les colorations qu'on trouve les terme: rose, magenta, marron, gris, blanc, cyan, brun, pourpre.... et bien sûr le noir.
Pour mieux définir la qualité d’une coloration appréhendée par l'oeil, on a inséré la notion de chromaticité. Cette dernière est représentée par 3 grandeurs basiques, définies chacune par des abaques >>>
1.un paramètre énergétique, qui souligne l'aspect plus ou moins clair (souvent nommé à tort luminance, alors que c’est en fait un coefficient de luminance), dont les valeurs vont de 100 (pour le blanc, cas où l'oeil est le mieux sollicitable, jusqu'à 1 pour le noir, zone d'absence de perception oculaire)
2.un paramètre de couleur, proportionnel aux longueurs d'ondes (c'est l'efficacité ou la sensibilité lumineuses)
3.un coefficient de pureté, exprimant l'aspect de vivacité ou de ternissement de l’ensemble coloré (c'est approximativement un pourcentage de noir)
La palette de ces 3 données de chromaticité est définie par la commission internationale de l'éclairage, sous le sigle de C.I.E Lab >>>
le L (de Lab) représente le coeff de luminance, le a (de Lab)= l'efficacité et le b (de Lab) = le coeff de pureté
La coloration d'un objet réémetteur d’ondes de lumière peut, en première analyse, être reconstituée (à peu près) par la synthèse -dite synthèse soustractive- de trois coloris
En pure logique, une synthèse (qui est une addition) ne peut pas être soustractive, mais on justifie le terme en prétendant qu'il y a certaines longueurs d’onde qui ont été soustraites -par absorption-)
Un objet réémetteur (d’une coloration) a le même rôle qu’un filtre -qui ne laisse passer que sa seule couleur- Et en superposant 3 de ces filtrats-colorations (3 couleurs renvoyées), on peut reconstituer, en 1° approximation, n'importe quelle couleur réfléchie
Pour ce faire, on choisit en général les Cyan, Magenta, Jaune(ou C,M,J en abrégé)
et leur mélange s'exprime par la palette C.M.J.N. où le noirest ajouté en qualité de correctif
(en anglais C.M.Y.K. = cyan, magenta, yellow et key, mis pour black)
-le C, le M et le J (ou Y) représentent déjà chacune un mélange de colorations et il faut ensuite les mixer en délicat pourcentage
-le N (ou K) représente la chromaticité (pureté, efficacité et coefficient de luminance)
Par exemple, on reconstitue la couleur rouge avec (magenta + jaune + un peu de noir)
un vert avec (cyan + jaune + un peu de noir)
un bleu avec (magenta + cyan + un peu de noir)
Ces couleurs de coloration ne sont pas dissociées par un miroir (il y a réflexion totale, sans réfraction)
Remarque : si l’on superpose les 3 fondamentales cyan, magenta et jaune sur un corps réémetteur (par exemple sur un papier, où elles vont être imprimées, leur superposition est noire, car leurs soustractions jumelées (synthétisées) ont absorbé toutes les longueurs d'ondes-
-alors que si l'on était dans le cas de couleurs primaires, donc issues d'une source d'émission, leur superposition (dite synthèse additive) serait blanche, car les longueurs d'onde s'ajouteraient pour former une moyenne de lumière blanche, aussi vivace pour l'oeil que celle de 555 nm.
Voir aussi le site http://charle.vassallo.pagesperso-orange.fr
Monochromatisme est le terme spécifiant qu'un quelconque phénomène concerne une seule longueur d’onde du spectre
Le CORPS NOIR RÉCEPTEUR
est le qualificatif d'un corps recevant de la lumière, mais qui en absorbe toutes les radiations. Il ne réfléchit rien, ne transmet rien. Ce corps noir récepteur a une diffusion nulle (en pratique elle est bien sûr seulement quasi nulle) Son coefficient d’absorptivité est bt = 1
Le corps noir récepteur considéré ici, ne joue dans l'instant aucun rôle d'émetteur (qui est un autre cas, traité au chapitre couleurs des objets émetteurs)
L’ exemple pragmatique d’un tel corps est une boule de charbon froide
-Un certain nombre de notions concernant les ondes lumineuses font référence au "corps noir équivalent" Ceci signifie que la référence est celle d’un corps noir placé dans les mêmes conditions expérimentales que celles du phénomène en cause.
Par exemple, pour une absorption de rayonnements thermiques (formule de Kirchhoff) on a la relation : P* = bt.P*n
où P*(W/m3)= RAYONNEMENT(ou puissance) volumique d’un corps à une température donnée P*n(W/m3)= RAYONNEMENT volumique du corps noir équivalent (à même température) et bt(nombre)= coefficient d’absorptivité
Le CORPS BLANC
est un corps qui ne laisse pas passer de rayonnements incidents.
Il n'y a que réflexions (le miroir est une version de corps blanc intégral et le manteau de neige, un corps blanc approximatif)
Un drap blanc absorbe (soustrait) seulement 4% de lumière et réfléchit le reste (il est corps blanc à 96%)
La COULEUR du CIEL
Le jour, le ciel (terrestre) est réémetteur de lumière, à cause des photons solaires qui diffusent sur les molécules de notre air atmosphérique. Donc la couleur perçue dépend fortement du nombre de molécules d'air rencontrées par ces photons et surtout de la longueur de l'onde lumineuse (à la puissance quatre)
En haute altitude, il y a moins de molécules heurtées, donc la diffusion sera plus rare, donc plus susceptible de rencontrer des ondes courtes que des longues -effet Raman-
Et comme les violet-bleu sont plus courtes que les autres, le ciel apparaît plutôt bleu
Quand le soir arrive, il y a beaucoup plus d'épaisseur de molécules heurtées et leur diffusion oblige notre regard à croiser des longueurs d’ondes plus longues (d'où ciel orangé-rouge).
La nuit le ciel est noir, car il devient émetteur uniquement de lumières astrales, qui ne représentent qu’un faible apport(seuls les points étoilés) Voir chapitre couleur-teinte d'un objet émetteur
Remarque: sur la lune, où il n'y a pas d'air, la diffusion n'existe pas et le ciel lunaire est uniformément noir, même quand il ne fait pas nuit
CERTAINS NUAGES sont NOIRS
Les nuages (terrestres) sont formés de vapeur d'eau, de gouttes d'eau, de micro-grêlons et de flocons neigeux.
Les parties solides de ces composants occultent la lumière en la réémettant, engendrant des zones sombres ou même très noires pour les nuages cumulo-nimbus, chargés fortement en grêlons-flocons
COULEUR DE LA MER
La lumière est diminuée en pénétrant dans la mer, en fonction de trois facteurs principaux :
-la longueur de l'onde lumineuse qui y pénètre (diffusion de la lumière solaire par les molécules d'eau) Ces molécules absorbent surtout le rouge et le jaune, il reste donc une prédominance bleu-vert
-la profondeur (le nombre de molécules d'eau rencontrées augmente, créant atténuation)
-la présence d’éléments chlorophylliens dans l'eau (ils sont bleu-vert)
A une profondeur de 500 mètres, aucun photon n'arrive plus, donc il y fait noir.
CORPS OPAQUE ou TRANSPARENT
Voir chapitre spécial