COULEUR-TEINTE des OBJETS éMETTEURS de LUMIèRE

-couleur-teinte des corps émetteurs de lumière

Les couleurs sont des perceptions oculaires de certaines longueurs d'ondes électromagnétiques provenant d'un émetteur lumineux et sont réparties sur une plage bien établie (770 à 384 nanomètres)

On a défini 7 zones affectées de 7 noms de couleurs, qui couvrent le spectre visible.

Ce 7 est un nombre purement arbitraire, car il y a une continuité infinie de couleurs et leurs limites (subjectives) ne sont qu’approximativement définissables

 

GAMME DES LONGUEURS D’ONDE (λ) POUR LES LUMIÈRES EMISES

Les longueurs d'onde visibles sont dites aussi longueurs d'ondes spectrales

Chacune des 7 couleurs définies légalement (chaque gamme spectrale) couvre une zone de longueurs d'ondes usuellement exprimée en nanomètres (soit en 10- 9 mètre) :

le rouge(allant de 770 à 625 ), l'orange(de 624 à 600 ), le jaune(de 599 à 576 ), le vert(de 575 à 497), le bleu(de 496 à 457) puis l'indigo(de 456 à 417) et le  violet(de 416 à 384)

Ultra veut dire supérieur, mais ultra-violet s'applique aux fréquences du violet (et pas aux présentes longueurs d'onde, qui en sont les inverses !)

 

FRÉQUENCES (n) de ces MÊMES COULEURS  exprimées en 1014 Hertz, valeurs arrondies:

rouge (4,3 +/- 12%), orange (4,9 +/- 2%), jaune ( 5,1 +/- 2%), vert( 5,65 +/- 8%), bleu (6,35 +/- 3%), indigo (6,9 +/- 4%), violet (7,5 +/-4%)

Les couleurs perçues sont transmises au cerveau par les cônes de l’œil (dont 64% perçoivent les jaunes, 32% les verts, 4% les bleus)

La sensibilité spectrale relative de l’œil est la qualité (de l'œil) permettant de classer la meilleure acuité de vision, selon son appréciation envers telles couleurs

Cette sensibilité spectrale est maximale pour le jaune-vert de λ = 556 nanomètres (5,56.10-7 m) qui est la longueur d’onde où ladite sensibilité est la meilleure (elle est alors considérée égale à 1)

Nota: la longueur d'onde λ de sensibilité maximale ci-dessus, est dite "photopique" (lumière du jour).

La sensibilité spectrale devient plus faible la nuit, car les bâtonnets de l'œil prennent le relais sur les cônes. On la dit alors "scotopique" et elle vaut 507 nm

Attention : quand on dit infra-rouge, le terme "infra" s’applique aux fréquences (donc c’est une fréquence au-dessous de la fréquence rouge, qui est la plus basse des visibles)

Les couleurs émises par un émetteur rayonnant (astre ou source artificielle de lumière) sont de synthèse additive, c'est à dire que la perception (par l'oeil) d'une couleur issue d'une telle source, est la somme des diverses longueurs d'ondes qu'elle émet.

Pour cette fonction émissive, on peut recréer (approximativement) la gamme des couleurs du spectre visible émis, en mixant dans l'émission seulement 3 couleurs.

= un rouge orangé  + un vert  + un bleu-violacé

Les abréviations de ces systèmes additifs sont R.V.B(signifiant rouge, vert, bleu) provenant de la C.I.E (commission internationale d'éclairage) Nota : c’est R.G.B. en anglais

Les couleurs issues d'un objet réémetteur (c'est à dire à peu près la totalité des objets qui nous entourent) ne sont, par contre, perçues par l'oeil que sous la forme d'un reste (les couleurs qui n'ont pas été absorbées par cet objet, c’est à dire celles qui sont donc reflétées)

Une feuille paraît verte car elle a absorbé toutes les couleurs autres que le vert (reflété)

La perception des couleurs réémises (cas le plus fréquent dans la vie pratique) est un phénomène très différent de celui évoqué ci-dessus. Car pour recréer la couleur issue d’un objet réémetteur, il faut faire au contraire une synthèse soustractive (une grande part des longueurs d'onde ayant été été soustraites à l’oeil, suite à leur absorption dans le corps) Donc dans ce cas, synthèse veut dire "addition" et soustractive veut dire qu'il y a eu soustraction (absorption) de certaines longueurs d'ondes par le corps qui réémet seulement le reste. Voir chapitre coloration des objets réémetteurs

 

VOCABULAIRE ANNEXE

Monochromatisme  est le terme spécifiant qu'il n’est alors question que d’une seule longueur d’onde du spectre

Tonalité optique  est le terme exprimant la teinte d'un objet émetteur

Saturation exprime que l'adjonction de blanc sur une couleur lui confère un caractère «délavé» (lois de Grassman)

 

Le CORPS NOIR EMETTEUR

Le corps noir intégral est un corps ayant 2 caractéristiques énergétiques essentielles: absorber toute la lumière qu'il reçoit et émettre son énergie interne sous forme de rayonnements électromagnétiques.

Quand il n’est que récepteur, on le nomme simplement ‘’corps noir’’

Quand il n'est qu'émetteur énergétique, il est dit "radiateur intégral" pour exprimer que l'émission n’est fonction que de la température

Ladite fonction émettrice est résumée par la formule de Planck (ou d'autres formules dérivées, dites de Rayleigh-Jeans, de Wien et de Kirchhoff)

-formule de Planck   habituellement, la formule n'est pas présentée sous forme d'un calcul direct de l'énergie émise, mais par le calcul de l'exitance monochromatique -qui est une énergie émise dans un volume, dans un temps et dans un angle solide donnés-

Z’= 2h.c² / λ5.Ω[ex-1]

où Z’n(W/m3-sr)= exitance monochromatique (ou spectrique) d’un corps émetteur

h(J-s)= constante de Planck (6,62606876.10-34 J-s)

c(m/s)= constante d'Einstein (2,99792458 .10m/s)

λ(m)= longueur d’onde

Ω(sr)= angle solide dans lequel s’exerce le phénomène (c’est 4seulement dans le cas où c’est l’espace entier aqui est concerné et seulement si le système a le stéradian comme unité d’angle)

e est l’exponentielle et  x = (h.c / λ.k.T)  où T(K) = température absolue

-pression dans un corps noir

 p = p/ 3 

où p(Pa)= pression sur les parois internes d'un corps noir sphérique

p(J/m3)= densité volumique interne d’énergie

 

Le CORPS BLANC

est un corps noir dont les 2 fonctions sont nulles (énergétiquement il n'émet rien et n'absorbe rien) >>> exemple du miroir, corps blanc intégral (le manteau de neige n’est qu’un corps blanc partiel car il absorbe un peu)

 

Le CORPS GRIS 

est un corps vaguement noir (ses fonctions sont partielles : il émet un peu et absorbe un peu)

 

Le CORPS ROUGE

a, d'après la loi de Wien, une longueur d'onde maximale qui est fonction de sa température absolue T donnée par la formule abrégée  λ = 2,9 / 10T 

En théorie, pour  λ = 750 nm (c'est le rouge cerise) T vaut # 3867° K (4140°C)

Mais dans la réalité, on est loin de la formule idéalisée d'un corps noir émetteur sans pertes externes : les corps chauffés au rouge dans un atelier terrestre ont au contraire des échanges d'énergie importants avec le milieu extérieur, dévaluant les températures réelles vers des valeurs bien plus basses (pour un fer rougi, par exemple, on retombe à T # 740°C)

 

Le CIEL NOIR

Le jour, le ciel terrestre est émetteur de lumière (beaucoup de photons sont issus du soleil et ne sont renvoyés que ceux ayant heurté des molécules d'air)

La nuit, le ciel ne reste émetteur que de la lumière issue des sources lumineuses astrales

Mais malgré 1023 étoiles, le ciel est noir : c'est le paradoxe d'Olbers

La surface des limites de l'univers (supposé sphérique) est ~1054 m² et la surface moyenne d'une galaxie (groupe d'étoiles) est de  ~1042 m² .

Comme il y a # 1011 galaxies, on pourrait penser qu'il y en a presque assez pour éclairer totalement le fond du ciel (1042+11 vs 1054)

Cependant les galaxies ne sont pas toutes en fond du ciel, et comme on peut les supposer réparties isotropiquement, il n'y en a plus que 1027 qui ne sont pas superposées avec une autre pour les distinguer sur le fond du ciel.En outre, d’innombrables nuages intergalactiques, de la matière noire ou autres obstacles à photons, atténuent encore la densité de lumière ; doncil n'est pas étonnant que le ciel soit noir la nuit, avec une si faible surface de sources éclairantes visibles

  

L'INDICE DE RENDU DE COULEURS (I.R.C.)

est une échelle exprimant le bon équilibre de répartition des 7 couleurs usuelles, pour un quelconque appareil émetteur de lumière.On dit aussi qu’on mesure par là une ‘’justesse’’ de répartition des couleurs

La valeur maximale est celle de la lumière du jour naturel (I.R.C = 100)

Les valeurs décroissent ensuite, alors que la répartition s’atténue. Exemples :

une lampe incandescente (IRC = 80) --une lampe à vapeur de Na (IRC = 15)

Voir aussi chapitre Lampe électrique

 

Les COULEURS des CORPS (OU OBJETS) RÉCEPTEURS DE LUMIÈRE

Voir chapitre spécial sur ce sujet (coloration)

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