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 nm.)

On a défini 7 zones et 7 noms de couleurs, qui couvrent le spectre visible, ce 7 étant un nombre purement arbitraire, car il y a une continuité infinie de couleurs et des limites (subjectives) n’en sont qu’approximativement définissables

 

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

Ces longueurs d'onde sont dites aussi longueurs d'ondes spectrales

Chaque gamme (spectrale) couvre des longueurs d'ondes exprimées usuellement en nanomètres (soit en 10- 9 mètre) :

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

En résumé les grandes longueurs d'onde (donc les petites fréquences) tendent vers le rouge (et quand on dit infra-rouge, le terme "infra" concerne les fréquences)

 

FRÉQUENCES (nu) de ces MÊMES COULEURS  exprimées en 1014Hertz et avec des 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 les 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 égale à 1)

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

Elle 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 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 a émises.

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) et C.I.E (signifiant commission internationale d'éclairage)

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

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  et 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 dit de synthèse soustractive (une grande part des longueurs d'onde ont été été soustraites à notre vue par leur absorption dans le corps) Donc 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

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

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

 

CORPS NOIR ou (synonyme) radiateur intégral 

Le corps noir 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 qu'émetteur énergétique, il est dit "radiateur intégral" et on constate que l'émission est fonction de la température, de la longueur d'onde des rayons et de la portion d'angle solide d'émission

Ceci 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, mais par le calcul de l'exitance monochromatique -qui est une énergie émise dans un volume, temps et angle solide donnés-) c'est donc :

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 (= 4 sr 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—exemple le manteau de neige, 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 vau# 3867° K (4140°C)

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

(Ex. pour un fer rougi, 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 est émetteur de lumière, car il laisse paraître les 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 # 1053 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 juste assez pour éclairer totalement le fond du ciel (1042+11).

Mais les galaxies ne sont pas toutes en fond du ciel et si elles sont réparties isotropiquement, il n'y a plus que la moitié (en exposants) couvrant une projection de points lumineux sur le fond. 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 proportion 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 un équilibre de perception oculaire des couleurs

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" et ses valeurs décroissent ensuite >>

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

Voir chapitre Lampe électrique

 

Les COULEURS des CORPS (OU OBJETS) RÉCEPTEURS DE LUMIÈRE

Voir chapitre spécial sur ce sujet

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