L’essentiel
La lumière blanche est un mélange de couleurs, que l’on sépare avec un prisme. On obtient de très nombreuses couleurs par synthèse additive, en superposant du rouge, du vert et du bleu, ou par synthèse soustractive, en superposant du cyan, du magenta et du jaune. Un objet a la couleur de la lumière qu’il diffuse.
La lumière blanche et le spectre visible
Au XVIIe siècle, Isaac Newton montre avec un prisme que la lumière blanche contient toutes les couleurs de l’arc-en-ciel. Chaque lumière colorée correspond à une longueur d’onde. Le domaine visible s’étend d’environ 400 nm à 800 nm.
| Couleur | Longueur d’onde |
|---|---|
| Violet | Autour de 420 nm |
| Bleu | Autour de 470 nm |
| Vert | Autour de 530 nm |
| Jaune | Autour de 580 nm |
| Orange | Autour de 610 nm |
| Rouge | Autour de 680 nm |
Astuce : Dans la rétine, trois types de cônes sont sensibles surtout au bleu, au vert et au rouge. C’est pour cela que trois couleurs primaires suffisent à tromper l’œil.
La synthèse additive : on ajoute des lumières
On superpose des lumières sur un écran blanc. Les couleurs primaires sont le rouge, le vert et le bleu (RVB). Les écrans fonctionnent ainsi : chaque pixel contient trois petites sources.
| Lumières superposées | Couleur obtenue |
|---|---|
| Rouge + vert | Jaune |
| Rouge + bleu | Magenta |
| Vert + bleu | Cyan |
| Rouge + vert + bleu | Blanc |
La synthèse soustractive : on retire des couleurs
On superpose des filtres ou des pigments, qui absorbent une partie de la lumière blanche. Les couleurs primaires sont le cyan, le magenta et le jaune (CMJ). Les imprimantes fonctionnent ainsi, avec une encre noire en plus.
Deux couleurs sont complémentaires si leurs lumières donnent du blanc en synthèse additive : rouge et cyan, vert et magenta, bleu et jaune.
| Filtre ou pigment | Couleur absorbée | Couleurs transmises |
|---|---|---|
| Cyan | Rouge | Vert et bleu |
| Magenta | Vert | Rouge et bleu |
| Jaune | Bleu | Rouge et vert |
- Cyan + jaune : le rouge et le bleu sont absorbés, il reste du vert.
- Magenta + jaune : il reste du rouge.
- Cyan + magenta : il reste du bleu.
- Cyan + magenta + jaune : tout est absorbé, on obtient du noir.
Pourquoi un objet a-t-il une couleur ?
Un objet qui n’émet pas de lumière absorbe une partie de celle qu’il reçoit et diffuse le reste. Sa couleur apparente est celle de la lumière diffusée. Elle dépend donc aussi de l’éclairage.
| Objet | Sous lumière blanche | Sous lumière rouge | Sous lumière verte |
|---|---|---|---|
| Blanc | Blanc | Rouge | Vert |
| Rouge | Rouge | Rouge | Noir |
| Vert | Vert | Noir | Vert |
| Noir | Noir | Noir | Noir |
Astuce : Pose-toi une seule question : quelles couleurs l’objet renvoie-t-il, et sont-elles présentes dans la lumière qui l’éclaire ?
Les erreurs à éviter
Rouge + vert en lumière donne du marron. Rouge + vert en lumière donne du jaune.
Tu penses à la peinture. Les lumières s’ajoutent, elles ne se mélangent pas comme des pigments.
Un filtre rouge colore la lumière en rouge. Un filtre rouge absorbe les autres couleurs.
Il ne rajoute rien : il laisse passer uniquement la partie rouge de la lumière.
Un objet garde toujours la même couleur. Sa couleur dépend de la lumière qui l’éclaire.
Il ne peut diffuser que des couleurs présentes dans l’éclairage.
Exercices corrigés
1. Quelle couleur obtient-on en superposant une lumière rouge et une lumière verte ?
Voir la correction
Jaune. En synthèse additive, rouge + vert = jaune.
2. Quelles sont les couleurs primaires de la synthèse additive ?
Voir la correction
Rouge, vert, bleu. Les écrans utilisent le rouge, le vert et le bleu.
3. Quelle couleur absorbe un filtre jaune ?
Voir la correction
Le bleu. Il transmet le rouge et le vert, et absorbe le bleu.
4. On éclaire en lumière blanche un filtre cyan suivi d’un filtre jaune. Quelle couleur sort ?
Voir la correction
Vert. Le cyan absorbe le rouge, le jaune absorbe le bleu : il reste le vert.
5. Une fraise rouge est éclairée en lumière verte. Quelle couleur semble-t-elle avoir ?
Voir la correction
Noire. Elle ne diffuse que le rouge, absent de l’éclairage : elle paraît noire.
6. Quelle est la couleur complémentaire du magenta ?
Voir la correction
Vert. Le magenta est fait de rouge et de bleu : il manque le vert pour obtenir du blanc.
Questions fréquentes
Quelle est la différence entre synthèse additive et synthèse soustractive ?
La synthèse additive ajoute des lumières, comme sur un écran. La synthèse soustractive retire des couleurs à la lumière blanche, avec des filtres ou des encres.
Pourquoi le ciel est-il bleu ?
Les molécules de l’air diffusent beaucoup plus la lumière bleue que la lumière rouge. Cette lumière bleue arrive vers nous de toutes les directions du ciel.
Pourquoi un objet noir chauffe-t-il plus au soleil ?
Il absorbe la lumière visible au lieu de la diffuser. L’énergie absorbée se transforme en énergie thermique.