Couleur - Définition
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Origine des couleurs
Couleurs pigmentaires et couleurs structurelles
On distingue généralement les couleurs pigmentaires, dites chimiques, car produites par la présence dans la matière de colorants ou de pigments (qui absorbent une partie de la lumière blanche et ne réfractent que certaines longueurs d'ondes), et les couleurs structurelles, dites physiques, provoquées par des phénomènes d'interférence liés à la structure microscopique de l'objet qui diffracte la lumière reçue. Les couleurs pigmentaires sont généralement instables, tandis que les couleurs structurelles sont pérennes et iridescentes.
Les sources de lumière
incandescence
L'incandescence est une émission de lumière due à la chaleur : la flamme d'une bougie, le métal en fusion, un charbon ardent, le Soleil... La couleur dépend de la température. La couleur blanche est définie par le rayonnement d'un corps noir.
Luminescence
La luminescence est la propriété de certains corps d'émettre des photons sans changement de température : diodes électroluminescentes, tubes fluorescents, lucioles, écran cathodique...
Les objets éclairés
Un objet éclairé peut modifier la lumière reçue par plusieurs moyens.
Absorption
De nombreuses substances absorbent certaines longueurs d'ondes ; par exemple la couleur des carottes est due au carotène, une molécule qui absorbe les longueurs d'ondes entre le violet et le vert. L'énergie absorbée est généralement restituée sous forme de chaleur (de rayonnement infrarouge invisible à l'œil), ce qui explique par exemple qu'un objet noir sera plus chaud au soleil qu'un objet blanc. Il existe aussi des objets qui sont capables de réémettre le rayonnement absorbé dans le spectre visible (par exemple le rubis). Ce mécanisme de réémission explique aussi les couleurs fluo : ces pigments absorbent le rayonnement ultraviolet et le réémettent sous forme de lumière visible, donnant une couleur qui semble plus lumineuse que la couleur pure associée.
Diffusion
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La diffusion est le phénomène par lequel un rayonnement, comme la lumière est dévié dans de multiples directions par une interaction avec d'autres objets.
La diffusion Rayleigh intervient quand la taille des particule est petite, inférieure à quelques dizaines de nanomètres. L'intensité diffusée est inversement proportionnel à la puissance quatrième de la longueur d'onde : le bleu (400 nm) est plus diffusé que le rouge (700nm). L'effet des molécules de dioxygène et diazote de l'atmosphère terrestre provoque ainsi la couleur du ciel et des couchers de soleil.
Quand les particules sont plus grandes elles provoquent une diffusion de Mie qui touche de manière uniforme toutes les fréquences lumineuses. C'est ainsi que les gouttelettes d'eau provoquent la couleur blanc-gris des nuages ou du brouillard.
Réfraction
Ce mécanisme décompose une lumière blanche dans ses différentes composantes pour former par exemple les arc-en-ciel que l'on voit dans la nature ou à travers un prisme. La réfraction est un phénomène de déviation d'une onde lorsque sa vitesse change entre deux milieux. Généralement l'indice de réfraction augmente quand la longueur d'onde diminue, les violets sont donc plus déviés que les rouges.
interférences
Les irisations d'une bulle de savon ou d'un film d'huile à la surface d'une flaque, ou encore les couleurs à la surface d’un disque compact provient d’un phénomène d'interférence.