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)

Mnémoniquement, les grandes longueurs d'onde (donc les petites fréquences) tendent vers le rouge (et quand on dit infra-rouge, le terme "infra" s’applique aux fréquences)

 

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

Les couleurs émises par un émetteur rayonnant (astre ou source artificielle de lumière) sont de synthèse additivec'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 courant 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 (le reste) Voir chapitre coloration des objets réémetteurs

 

VOCABULAIRE ANNEXE

Monochromatisme  est le terme spécifiant qu'un quelconque phénomène concerne une seule longueur d’onde du spectre

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

Saturation exprime le caractère «délavé» provenant de l'adjonction de blanc sur une couleur (lois de Grassman)

 

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" car on constate que l'émission est fonction de la température

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

-formule de Planck    (la formule n'est pas présentée habituellement 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’n = 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 .108 m/s)

λ(m)= longueur d’onde

Ω(sr)= angle solide dans lequel s’exerce le phénomène (= 4p seulement si c’est l’espace entier 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 = pv / 3 

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

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

 

Le CORPS BLANC

est un corps noir dont les 2 fonctions sont nulles (il n'émet rien énergétiquement 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 noir dont les 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 sous la forme abrégée  λ = 2,9 / 103 T 

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

Mais dans la réalité, on n'est pas dans le cas de la formule idéalisée d'un corps noir émetteur sans pertes externes et les corps chauffés au rouge dans un atelier terrestre, ont au contraire des échanges d'énergie importants avec le milieu extérieur, d'où mesures de  températures bien plus basses

(pour un fer rougi, par exemple, on retombe à T # 740°C)

 

Le CIEL NOIR

Le jour, le ciel est récepteur de lumière (il réémet les photons qui ont heurté ses molécules d'air)

Mais la nuit le ciel ne reste émetteur de lumière que pour la part issue des sources lumineuses astrales

Cependant le ciel est noir (malgré 1022 étoiles) C'est le paradoxe d'Olbers

La surface des limites de l'univers (supposé sphérique) est # 105m² 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)

Mais 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 couvrant une projection de points lumineux stellaires sur le fond du ciel. En outre, les innombrables nuages intergalactiques et autres obstacles à photons atténuent encore la densité de lumière.

Il n'est donc pas paradoxal que le ciel soit noir la nuit, avec une si faible surface de sources éclairantes

  

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

est une échelle de valeurs exprimant comment un appareil émetteur de lumière peut créer une perception oculaire des couleurs jugée équilibrée

On compare donc l'émission à un modèle basique qui est la lumière du jour naturel

La valeur de base de l'I.R.C est (100) correspondant à la "lumière du jour naturel"

Les valeurs décroissent ensuite, quand l’émission s’atténue.

exemples : une lampe incandescente (IRC = 100) --les lampes à vapeur de Na (IRC = 15)

Voir chapitre Lampe électrique

 

Les COULEURS des CORPS (OU OBJETS) RÉCEPTEURS DE LUMIÈRE

Voir chapitre spécial sur ce sujet (coloration)

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