D’où viennent les couleurs ?

En 1666, sir Isaac Newton, illustre savant anglais, se livre à une expérience historique. Dans une chambre hermétiquement fermée à l’exception d’un petit trou de 6 mm, il provoque la rencontre entre un fin rayon de soleil et un prisme de verre. Bien orienté, l’objet décompose la lumière blanche en un spectre de couleurs semblables à un arc-en-ciel. L’ajout d’un second prisme permet de reconstituer le faisceau d’origine. Ainsi la riche et belle lumière produite par l’astre du jour contient-elle toutes les couleurs que nous voyons. Cette affirmation déclenche un véritable tollé. Depuis toujours, les teinturiers rivalisent d’ingéniosité pour restituer sur leurs étoffes la magie des couleurs de la nature. Or n’importe quel peintre sait que des mélanges multiples aboutissent irrémédiablement à des bruns de plus en plus sombres, puis finalement à du noir… mais jamais à du blanc !

Newton pourtant ne s’est pas trompé. L’expérience du prisme révèle ce qu’on appelle les couleurs lumières qui obéissent simplement à d’autres lois que les mélanges de pigments. En fait, les ailes d’un papillon qui nous paraissent rouges… ne le sont pas vraiment ! C’est la manière dont elles absorbent ou renvoient les différentes composantes de la lumière blanche du soleil qui détermine ce que nous voyons. Quand par exemple elles ne restituent que du rouge, c’est cette couleur qui nous saute littéralement aux yeux.

Au XIXe siècle, le physicien James Clerk Maxwell en rajoute une couche. Cet Ecossais établit que la lumière est une onde définie par une longueur et une fréquence. Dès lors, le bleu correspond à une longueur d’onde de 436 nm, le vert de 546 ou le rouge de 700. Selon Maxwell, la lumière est la petite partie visible du rayonnement électromagnétique qui comprend aussi les rayons X ou les micro-ondes. Enfin, Albert Einstein complique encore le tableau. Oui, la lumière est une onde… mais c’est aussi en même temps un corpuscule appelé photon. Ah, la physique nous en fait voir de toutes les couleurs.

Savez-vous comment l’œil fonctionne ?

Renvoyer sa couleur

L’aile de ce papillon petite tortue paraît rouge parce qu’elle absorbe tout le spectre lumineux… à l’exception des longueurs d’onde autour de 700 nm renvoyées à notre œil qui correspondent à du rouge.

Rouge, vert, bleu

Quand il ne s’agit pas de pigments mais de rayons lumineux projetés, on parle de couleurs lumières comme dans l’arc-en-ciel ou sur l’écran de nos ordinateurs. Les teintes primaires sont dans ce cas pour chaque pixel le rouge, le vert et le bleu (abrégés RVB) affichées chacune en 256 variantes d’intensité. Les trois lumières éteintes génèrent du noir, les trois allumées au maximum du blanc. Le choix de ces trois couleurs primaires ne tient pas au hasard. C’est à ces teintes-là qu’est sensible l’écran situé au fond de notre œil.

Cyan, magenta, jaune

Une feuille de papier paraît blanche parce qu’elle réfléchit de la même manière toutes les longueurs d’onde de la lumière visible. On peut y déposer des taches d’encre pour tester le comportement des couleurs matières, autrement dit la palette des peintres et des teinturiers. On utilise alors volontiers comme couleurs primaires le jaune, le cyan et le magenta. Nos imprimantes combinent des points minuscules de ces trois couleurs avec du noir (abrégées CMJN) pour produire leurs nuances colorées.

Apprenez tout sur les couleurs dans la nature dans la suite du dossier.

Article initialement publié dans la revue Salamandre sous le titre "Lumières sur les couleurs"