Découvrez grâce à la science ce qui rend la couleur noire telle qu'elle est et comment les chercheurs développent la vraie version pure du noir. Apprenez pourquoi la couleur noire apparaît comme elle le fait et comment les chercheurs en créent des versions plus pures. American Chemical Society (A Britannica Publishing Partner) Voir toutes les vidéos de cet article
Newton a démontré que la couleur est une qualité de la lumière. Pour comprendre la couleur, il est donc nécessaire de savoir quelque chose sur la lumière. En tant que forme de rayonnement électromagnétique, la lumière a des propriétés en commun avec les ondes et les particules. Il peut être considéré comme un flux de minuscules paquets d'énergie rayonnés à des fréquences variables dans un mouvement ondulatoire. Tout faisceau de lumière donné a des valeurs spécifiques de fréquence, de longueur d'onde et d'énergie qui lui sont associées. La fréquence, qui est le nombre d'ondes passant un point fixe dans l'espace dans une unité de temps, est communément exprimée en unités de hertz (1 Hz = 1 cycle par seconde). La longueur d'onde est la distance entre les points correspondants de deux ondes consécutives et est souvent exprimée en unités de mètres, par exemple en nanomètres (1 nm = 10-9mètre). L'énergie d'un faisceau lumineux peut être comparée à celle possédée par une petite particule se déplaçant à la vitesse de la lumière, sauf qu'aucune particule ayant une masse au repos ne pourrait se déplacer à une telle vitesse. Le nom photon , utilisé pour la plus petite quantité de lumière d'une longueur d'onde donnée, est destiné à englober cette dualité, incluant à la fois les caractéristiques des ondes et des particules inhérent en mécanique ondulatoire et en mécanique quantique. L'énergie d'un photon est souvent exprimée en unités d'électron-volt (1 eV = 1,602 × 10−12erg ); elle est directement proportionnelle à la fréquence et inversement proportionnelle à la longueur d'onde.
La lumière n'est pas le seul type de rayonnement électromagnétique - ce n'est, en fait, qu'un petit segment du spectre électromagnétique total - mais c'est la seule forme que l'œil peut percevoir. Les longueurs d'onde de la lumière vont d'environ 400 nm à l'extrémité violette du spectre à 700 nm à l'extrémité rouge ( voir tableau). (Les limites du spectre visible ne sont pas clairement définies mais varient selon les individus ; il existe une visibilité étendue pour la lumière de haute intensité.) À des longueurs d'onde plus courtes, le spectre électromagnétique s'étend à la région du rayonnement ultraviolet et continue à travers rayons X , les rayons gamma et les rayons cosmiques . Juste au-delà de l'extrémité rouge du spectre se trouvent l'onde la plus longue rayonnement infrarouge les rayons (qui peuvent être ressentis comme de la chaleur), les micro-ondes et les ondes radio. Le rayonnement d'une seule fréquence est appelé monochromatique. Lorsque cette fréquence tombe dans la gamme du spectre visible, la perception des couleurs produite est celle d'une teinte saturée.
Couleur* | longueur d'onde (nm) | fréquence (1014Hz) | énergie (eV) |
---|---|---|---|
*Valeurs typiques uniquement. | |||
rouge (limite) | 700 | 4.29 | 1,77 |
rapporter | 650 | 4.62 | 1,91 |
Orange | 600 | 5.00 | 2.06 |
jaune | 580 | 5.16 | 2.14 |
vert | 550 | 5.45 | 2,25 |
cyan | 500 | 5,99 | 2,48 |
bleu | 450 | 6,66 | 2,75 |
violette (limite) | 400 | 7.50 | 3.10 |
Les couleurs du spectre sont appelées couleurs chromatiques ; il existe également des couleurs non chromatiques telles que les bruns, les magentas et les roses. Le terme couleurs achromatiques est parfois appliqué à la séquence noir-gris-blanc. Selon certaines estimations, l'œil peut distinguer quelque 10 millions de couleurs, toutes issues de deux types de mélanges lumineux : additif et soustractif. Comme leurs noms l'indiquent, le mélange additif implique l'ajout de composants spectraux, et le mélange soustractif concerne la soustraction ou absorption de parties du spectre.
le sens de l'équilibre est maintenu dans :
Le mélange additif se produit lorsque des faisceaux de lumière sont combinés. Le cercle de couleurs, conçu pour la première fois par Newton, est encore largement utilisé à des fins de conception de couleurs et est également utile lorsque le comportement qualitatif du mélange des faisceaux lumineux est pris en compte. Le cercle de couleur de Newton combine les couleurs spectrales rouge, Orange , jaune, vert, cyan, indigo et bleu-violet avec la couleur non spectrale magenta (un mélange de faisceaux lumineux bleu-violet et rouge), comme indiqué dans lechiffre. Le blanc est au centre et est produit en mélangeant des faisceaux lumineux d'intensités approximativement égales de couleurs complémentaires (couleurs diamétralement opposées sur le cercle de couleurs), telles que le jaune et le bleu-violet, le vert et le magenta, ou le cyan et le rouge. Des couleurs intermédiaires peuvent être produites en mélangeant des faisceaux lumineux, donc mélanger le rouge et le jaune donne l'orange, le rouge et le bleu-violet donne le magenta, et ainsi de suite.
Une forme du cercle de couleur de Newton. Encyclopédie Britannica, Inc.
Les trois couleurs primaires additives sont le rouge, le vert et le bleu ; cela signifie qu'en mélangeant de manière additive les couleurs rouge, vert et bleu en quantités variables, presque toutes les autres couleurs peuvent être produites et, lorsque les trois couleurs primaires sont additionnées en quantités égales, le blanc est produit.
Le mélange additif peut être démontré physiquement en utilisant trois projecteurs de diapositives équipés de filtres de sorte qu'un projecteur projette un faisceau de lumière rouge saturée sur un écran blanc, un autre un faisceau de lumière bleue saturée et le troisième un faisceau de lumière verte saturée. Le mélange additif se produit lorsque les faisceaux se chevauchent (et sont donc additionnés), comme indiqué dans lefigure (à gauche). Là où les faisceaux rouges et verts se chevauchent, du jaune est produit. Si plus de lumière rouge est ajoutée ou si l'intensité de la lumière verte est diminuée, le mélange de lumière devient orange. De même, s'il y a plus de lumière verte que de lumière rouge, un jaune-vert est produit.
(À gauche) Le mélange additif du rouge, du vert et du bleu. (À droite) Le mélange soustractif du magenta, du jaune et du cyan. Encyclopédie Britannica, Inc.
Le mélange de couleurs soustractif implique l'absorption et la transmission sélective ou la réflexion de la lumière. Cela se produit lorsque les colorants (tels que les pigments ou colorants ) sont mélangés ou lorsque plusieurs filtres colorés sont insérés dans un seul faisceau de lumière blanche. Par exemple, si un projecteur est équipé d'un filtre rouge foncé, le filtre transmettra la lumière rouge et absorbera d'autres couleurs. Si le projecteur est équipé d'un filtre vert puissant, la lumière rouge sera absorbée et seule la lumière verte sera transmise. Si, par conséquent, le projecteur est équipé de filtres rouge et vert, toutes les couleurs seront absorbées et aucune lumière ne sera transmise, ce qui donnera du noir. De même, un pigment jaune absorbe la lumière bleue et violette tout en réfléchissant la lumière jaune, verte et rouge (le vert et le rouge se combinent pour produire plus de jaune). Le pigment bleu absorbe principalement la lumière jaune, orange et rouge. Si les pigments jaune et bleu sont mélangés, le vert sera produit car c'est le seul composant spectral qui n'est pas fortement absorbé par l'un ou l'autre pigment.
Étant donné que les processus additifs ont le plus grand gamut lorsque les primaires sont rouge, vert et bleu, il est raisonnable de s'attendre à ce que le plus grand gamut dans les processus soustractifs soit atteint lorsque les primaires sont, respectivement, absorbant le rouge, absorbant le vert et bleu -absorbant. La couleur d'une image qui absorbe la lumière rouge tout en transmettant tous les autres rayonnements est le bleu-vert, souvent appelé cyan. Une image qui n'absorbe que la lumière verte transmet à la fois la lumière bleue et la lumière rouge, et sa couleur est le magenta. L'image absorbant le bleu ne transmet que la lumière verte et la lumière rouge, et sa couleur est jaune . Par conséquent, les primaires soustractives sont le cyan, le magenta et le jaune ( voir chiffre, à droite).
Aucun concept dans le domaine de la couleur n'a traditionnellement été plus confus que ceux qui viennent d'être discutés. Cette confusion peut être attribuée à deux abus de langage répandus : le cyan primaire soustractif, qui est proprement un bleu-vert, est communément appelé bleu ; et le magenta primaire soustractif est communément appelé rouge. En ces termes, les primaires soustractives deviennent rouges, jaunes et bleues ; et ceux dont l'expérience se borne pour la plupart aux mélanges soustractifs ont de bonnes raisons de se demander pourquoi le physicien s'obstine à considérer le rouge, le vert et le bleu comme les couleurs primaires. La confusion est immédiatement résolue lorsqu'on se rend compte que le rouge, le vert et le bleu sont sélectionnés comme primaires additifs car ils fournissent la plus grande gamme de couleurs dans les mélanges. Pour la même raison, les primaires soustractives sont, respectivement, absorbant le rouge (cyan), absorbant le vert (magenta) et absorbant le bleu (jaune).
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