Les couleurs, comment ça marche ?

L’œil nous permet de voir le monde dans lequel nous évoluons. Il transmet de nombreuses informations à notre cerveau, qui les traite pour en faire des images. Parmi ces informations, on trouve la lumière, les formes, les distances, mais aussi les couleurs. Pourquoi et comment voit-on ces couleurs ?

La Lumière blanche

La lumière est une onde électromagnétique. C’est elle qui nous permet de voir des couleurs. En effet, chaque couleur correspond à une longueur d’onde précise de la lumière. Ainsi, toutes les couleurs perçues par l’œil humain sont comprises entre environ 380 et 700 nm. Au-delà, nous trouvons des fréquences familières, comme les infrarouges, les micro-ondes et les ondes radio. En deçà, se trouve les fameux ultra-violets qui brûlent la peau et causent les coups de soleil. Et encore plus loin, les rayons X et les rayons gamma, qu’on croise plus souvent en médecine et en sciences. Contrairement aux couleurs, aucun de ces rayonnements n’est perceptible à l’œil nu.

Pourquoi voit-on de la couleur ?

Sans entrer dans les détails de la physique, il y a 4 façons pour la lumière de faire apparaître des couleurs :

• Par absorption : certaines substances, en particulier les pigments, absorbent une partie de la lumière. C’est le cas par exemple du bêta-carotène, qui absorbe les longueurs d’onde en deçà du jaune. C’est à dire le vert, le bleu et le violet. D’un autre côté, il va réfléchir une grande partie du rouge. Reste donc uniquement le orange, qui est en l’occurrence, la couleur de nos carottes.
• Par diffusion : c’est le cas lorsque la lumière touche des particules extrêmement petites, comme celles de l’air. C’est ainsi que naît la couleur du ciel lors des couchés de soleil par exemple.
• Par réfraction : ici la couleur naît du changement de vitesse de la lumière. Entre autres, c’est ce qui arrive lorsque la lumière perce les nuages et vient toucher des gouttelettes de pluie. Un arc-en-ciel en sera le résultat.
• Par diffraction : c’est à dire lorsque deux surfaces très proches réfléchissent la lumière. C’est le cas par exemple lorsque vous avez de l’huile à la surface de l’eau.

A noter que lorsqu’il s’agit d’absorption, comme rien ne se perd, la lumière est transformée en chaleur. C’est ainsi qu’une surface noire exposée au soleil, sera toujours beaucoup plus chaude qu’une surface blanche. En effet, le blanc est lié à la réflexion de presque toute l’onde, alors que le noir va en absorber la grande majorité, qui sera donc, changée en chaleur.

Comment voit-on les couleurs ?

Tout se passe au niveau de la rétine de notre œil. Celle-ci est tapissée de photorécepteurs qui vont envoyer des informations au cerveau via le nerf optique. Il y a deux sortes de photorécepteurs :

• les bâtonnets : ils sont entre 90 et 100 millions par rétine et représente plus de 95% des photorécepteurs. Leur rôle est essentiellement d’assurer la vision par faible luminosité et la perception des détails.
• Les cônes : ils sont entre 3 et 4 millions par rétine. Ils sont de 3 sortes et sont chargés de la vision diurne et de la perception des couleurs. Ce sont donc ces derniers qui nous permettent de distinguer les couleurs.

Les cônes

Comme dit plus haut, ils sont de 3 types différents : les cônes bleus, verts et rouges. En science on parlera plutôt de S, M et L. En fait, les mêmes que pour la taille de nos vêtements, à savoir, short, medium et large en anglais. Toutefois on fait ici référence à la longueur d’onde à laquelle ces cônes vont réagir. Leur répartition est aléatoire sur la rétine et leur nombre n’est pas égal. De plus, on constatera d’importantes différences en fonction des individus.

C’est la variation de l’intensité de leur réaction qui va être transmise au cerveau. Celui-ci compilera ces informations pour en extraire une couleur. C’est par ce système que nous pouvons percevoir toutes les couleurs que nous connaissons.

Pour aller plus loin

Le daltonisme

Le daltonisme est tout simplement une altération de la perception des couleurs liée à l’absence d’un ou plusieurs types de cônes, ou à une trop faible réactivité de ces derniers. En cas de pigment manquant, le plus souvent on constatera l’absence de cônes rouges.

Les écrans

La grande majorité des écrans actuels fonctionne sur le principe de nos yeux. C’est à dire qu’ils reproduisent toute la palette de couleurs seulement à partir de LED bleus, vertes et rouges.

La peinture

Inversement les couleurs primaires en peinture sont le bleu, le rouge (magenta) et le jaune. Cette différence s’explique simplement par le fait qu’on ne parle pas ici de lumière. Par nature la peinture est opaque et ne peux donc pas avoir les mêmes contraintes ou possibilités que de la lumière.