Neil Harbisson, 31 ans, est un artiste doté de multiples talents. L’un d’entre eux a largement contribué à sa renommée internationale : un œil robotique installé sur sa tête lui permet « d’entendre en couleurs »!

En effet, cet homme est atteint du daltonisme, une déficience qui affecte les cellules photoréceptrices en forme de cônes, localisée sur la rétine. L’homme en possède entre 5 et 7 millions. Comme nous l’avons vu, il existe trois types de cellules, chacune sensible à certaines couleurs de lumières (les longueurs d’ondes), ce qui permet à l’œil de capter toute une variété de teintes.

Chez les daltoniens, ce système est déficient car certains types de cônes sont manquants. Cependant, il existe de multiples formes de daltonisme. Certains vont percevoir les couleurs avec moins de sensibilité alors que d’autres ne verront pas du tout certaines couleurs. L’achromatopsie désigne l’absence totale de vision des couleurs due à une déficience de tous les cônes présents dans l’œil : le daltonien perçoit alors seulement le monde en nuances de gris.

C’est de cette anomalie que souffre Neil Harbisson. Ce musicien-interpréte né en 1982 en Irlande est totalement incapable de percevoir les couleurs, ce qui cependant, ne l’a jamais empêché de devenir artiste. Depuis seulement une dizaine d’années, les couleurs ne lui sont toutefois plus inconnues car aujourd’hui, il est capable, grâce à son œil électronique, de les « entendre ».

Le monde de la couleur

Le monde qui nous entoure est constitué d’une multitude de couleurs. Elles nous permettent de mieux identifier chaque élément qui le constitue, naturel ou artificiel, et nous offrent parfois un paysage merveilleux.

Mais alors, d’où viennent toutes ces couleurs et comment parvient-on à les percevoir ?

a) L’origine des couleurs

b) L’objet et la lumière

c) La couleur d’un objet

d) La perception des couleurs

 

Comment arrive-t-on à percevoir les couleurs ?

L’objet a-t-il une couleur si on ne le regarde pas ? Non, car couleur n’existe pas en soi : c’est une construction de notre cerveau.

Notre œil perçoit les objets grâce aux images qui se forment sur la rétine. Il possède des cellules photoréceptrices qui lui permettent de percevoir les couleurs : les bâtonnets, qui sont très sensibles à l’intensité lumineuse mais pas à la couleur, ainsi que les cônes qui détectent les lumières colorées. Il existe 3 types de cônes (S,M,L), chacun étant sensible à une des lumières colorées : rouge, bleu, vert. C’est ce qu’on appelle le principe de la trichromie. Il suffit de de bien doser l’intensité des trois faisceaux lumineux bleu, vert et rouge pour obtenir toutes les couleurs auxquelles l’œil humain est sensible.

Voici un graphe qui montre la sensibilité des trois cônes en fonction de la longueur d’onde:

En fin de compte, le cerveau traite les signaux émis par les cônes pour nous donner une image colorée.

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Comment se forme la couleur d’un objet ?

1. La synthèse additive

La couleur d’un objet éclairé résulte de la superposition des radiations lumineuses émises par cet objet vers l’œil : c’est le principe de la synthèse additive. Cela consiste à superposer des faisceaux de lumières colorées.

Quand on superpose plusieurs lumières colorées, le cerveau en perçoit une nouvelle. Thomas Young (1773-1829), physicien, médecin et égyptologue anglais, affirme que l’on obtient une infinité de couleurs en superposant seulement 3 lumières colorées : rouge, verte, bleue.

En synthèse additive, ces trois couleurs sont appelées couleurs primaires.

Nous avons choisi de faire une expérience pour mieux l’illustrer. Ici, nous avons superposé les trois couleurs primaires à des intensités convenables ; nous avons obtenu du blanc. Le cyan, le jaune et le magenta sont les couleurs secondaires.

En supprimant l’un des trois faisceaux, l’œil perçoit la couleur obtenue par superposition des deux faisceaux restants : c’est la couleur complémentaire de la couleur manquante.

Deux couleurs sont complémentaires lorsque leur superposition donne de la lumière blanche. Par exemple, le jaune est composé de lumière rouge et verte. Quand on superpose de la lumière bleue et de la lumière jaune, cela donne du blanc. Le jaune et le bleu sont donc des couleurs complémentaires.

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2. La synthèse soustractive

La couleur dépend donc des radiations absorbées par l’objet : cela s’explique par le comportement des filtres et par la synthèse soustractive des lumières colorées.

Un filtre est une matière transparente colorée. Quand il est éclairé par de la lumière blanche, il ne laisse passer que les radiations qui correspondent à sa propre couleur ; les autres sont absorbées.

Ici, le filtre jaune absorbe les radiations de sa couleur complémentaire, le bleu.

La synthèse soustractive est un procédé permettant d’obtenir des couleurs par soustraction des radiations lumineuses colorées. Ici, les couleurs primaires sont le cyan, le jaune et le magenta, et les couleurs secondaires sont le rouge, le vert et le bleu. En superposant trois filtres de couleurs cyan, jaune et magenta dans un faisceau de lumière blanche, la lumière est totalement absorbée.

Nous avons réalisé une expérience pour s’en assurer. Comme on a pu le voir, nous obtenons du noir.

Jaune + Cyan = Vert

Magenta + Jaune = Rouge

Magenta + Cyan = Bleu

Tout compte fait, un objet coloré absorbe certaines radiations de la lumière qu’il l’éclaire. Il réémet les autres radiations, dont la superposition par synthèse additive lui donne sa teinte.

Par exemple, un objet d’une couleur violet-rose (magenta) éclairé par de la lumière blanche absorbe  la couleur verte et diffuse des radiations bleues et rouges, dont le mélange par synthèse additive lui donne sa couleur.

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Comment l’objet interagit-il avec la lumière ?

Un objet est visible car il renvoie de la lumière. Lorsqu’il en reçoit, il peut interagir avec elle de 3 façons différentes. Il peut :

– la transmettre (il est traversé par la lumière)

– la diffuser (il renvoie la lumière dans toute les directions)

– l’absorber (il ne revoit aucune lumière)

Quand un objet opaque reçoit de la lumière, il en absorbe une partie et renvoie le reste (la lumière renvoyée est dite diffusée). Un objet transparent est traversé par la majoritaire partie de la lumière incidente, c’est la phénomène de transmission. Toutefois, certains objets peuvent réfléchir une partie de la lumière, comme une vitre dans laquelle on se voit.

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La couleur en elle-même (l’origine des couleurs)

« La couleur est la gloire de la lumière », cette citation de Jean Guitton dans Mon testament philosophique nous rappelle que les couleurs sont directement liées à la lumière.

En effet, la véritable couleur d’un élément est due à la lumière, et plus précisément à la lumière blanche.

La lumière blanche est constituée d’une multitude de radiations colorées. Une radiation est caractérisée par sa longueur d’onde λ (lambda) et par sa fréquence ν (nu). Chaque radiation colorée possède une longueur d’onde λ comprise entre 400nm et 800nm dans le vide.

L’ensemble de ces radiations colorées constitue le spectre de la lumière blanche. Nous avons voulu véfifier cela dans une expérience réalisée par nos soins. Ainsi, dans cette expérience, nous avons obtenu le spectre de la lumière blanche par dispersion à l’aide d’un prisme.

En effet, nous avons pu apercevoir les radiations colorées qui composent la lumière blanche.

Voici les longueurs d’ondes dans le vide correspondant au différentes couleurs.

Une radiation lumineuse bleue possède une longueur d’onde dans le vide de 450 nm, une radiation lumineuse jaune en possède une de 600 nm.

Il existe différentes sources de lumières colorées. On distingue les sources chaudes (par exemple, le feu) et les sources froides (par exemple, les lampes fluocompactes). On dit que la lumière est polychromatique quand elle est constituée de plusieurs radiations colorées, comme celle du soleil ou encore d’une lampe à incandescence. La lumière est appelée monochromatique lorsqu’elle est constituée d’une seule longueur d’onde, comme nous pouvons le remarquer avec un laser.

La longueur d’onde λ (en mètres) d’une radiation peut se calculer avec cette formule :

Avec :

La célérité de la lumière dans le vide : C= 3,00 x 10⁸ m.s^-1

La fréquence ν en s^-1

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