IV. — COULEUHS

441. Composition des couleurs. — Principes. — La cou- —tjt leur est un caractère physiologique de la lumière. Bien que pbysi — £^ quemeot définie par le nombre des vibrations, elle n'en reste pas.^ — moins, comme la tonalilo, une sensation (*); et par suite elle com- r^j, porte dans son appréciation quelque incertitude selon les individu' .^^, et les circonstances.

Les lumières colorées, ou, suivant le langage reçu, les couleurr^-^ du spectre sont tenues pour simples ('). Mais l'œil ne sait poiott,

(■) Si l'on suppose tes lenlilles innDimeni minces, le calcul des courbures s'eA fectuera comme pour deux verres.

(') C'est au P. Malebranche qu'est due la véritable théorie des couleurs, knot Euler à qui on en attribue ordinairement la gloire, il a afllrmé d'une façou cipresseia périodicité des vibrations lumineuses, ainsi que ranalo^ie entre b différences de coloration et les ditfi^reiices de tonalité (Ualurancbe, Mtnàm de tAcaiUmie des sciences, année t699, p. 32). Voira ce sujet un article dt M. Leciialas dans la Revue philosophique, année 1884, p. 293.

(>) D'après Aristote, toute couleur était un mélange de blanc et de noir. C« (al aussi l'opinion de Gœthe : sa fameuse théorie des couleurs repose sur la coloration produite par les milieux troubles qui rendent rouge la lumière trausmist et bleue la lumière réQécbie; il admet donc que la coloration est un georcpa>

ainsi que roreille, distinguer un mélange et en séparer les éléments. Une couleur composée agit sur lui de la même manière qu'une couleur simple.

Dans un mélange, deux couleurs équivalentes jouent un rôle identique. D'ailleurs, le nombre des couleurs résultant des mélanges est limité : on les obtient toutes par des associations de deux couleurs simples. La plupart même des couleurs résultantes peuvent être réalisées par des combinaisons diiïérentes de couleurs simples prises deux à deux.

Cercle de Newton. — Newton le premier a indiqué le moyen de calculer la teinte d'un mélange quelconque de couleurs. A la suite d'expériences répétées, il a formulé cette règle : l^artagez la circonférence en sept arcs proportionnels aux internes des huit notes de la gamme (M, -, -7:7 —, -» — , --r.i -, ou aux

Fig. 383

'^^ïubres entiers 80, 45, 72, 80, 72, 45, 80, dont la somme est 474; ^^partissez toutes les couleurs simples du spectre sur la circonférence de façon que le premier arc contienne les diverses nuances ^^ rouge, le deuxième celles de l'orangé, le troisième celles du J^une...; marquez les centres de gravité R, 0, J... de ces arcs. Si ^^us voulez connaître le résultat du mélange de r parties de rouge, ^ d'orangé,/ de jaune..., appliquez aux points R, 0, J... des poids ^yO^j... et prenez la résultante de ces forces parallèles : elle aura Son point d'application (centre de gravité du système) en G. Ce point définira la couleur résultante qui sera celle du point M de la

tJcuUer d'obscurcissement, les milieux les plus transparents étant pour lui faiblement troubles.

(>) Il s*agit toujours des intervalles de la gamme phr}'gienne.

ViOLLB, Cours de physique. — II. 37

circonférence en face duquel il tombe, lavée d'une quantité de blanc d'autant plus considérable qu'il sera plus voisin du centre C (qui figure le blanc pur) : si p est le rayon de la circonférence, d la dis-

tance CG, la proportion de blanc sera . La grandeur de la ré-

sultante représente l'intensité de la couleur.

Cette règle, ajoute Newton, sans être d'une rigueur absolue^ est assez exacte pour la pratique. En effet, Biot et Fresnel sea sont servis utilement pour le calcul des teintes qui se manifestent dans différents phénomènes d'interférence. Elle laisse échapper toutefois les diverses nuances de pourpre qui proviennent du mélange des rayons situés aux deux extrémités du spectre et qui forment un passage continu entre le violet et le rouge (^). Si Too intercale ce pourpre entre le violet et le rouge, la règle de Newton suffit pour définir physiologiquement toute couleur dans ses trois éléments fondamentaux : l'intensité, le ton et le degré de saturation.

Couleurs fondamentales. — Au lieu de définir ces trois éléments* comme le fait Newton, par un mélange déterminé de blanc (équivalent à deux couleurs) et d'une certaine couleur saturée, couleur du spectre ou pourpre, on peut prendre trois autres variables.

C'est une idée très ancienne que toutes les couleurs peuvent être reproduites par le mélange en proportions convenables de trois couleurs fondamentales. Née chez les peintres qui la déduisirent des effets obtenus par les mélanges de couleurs matérielles sur leur palette, cette doctrine a été confirmée par toutes les expériences sur les couleurs spectrales (*). Young lui donna un corps en admettant

(*) Le carmin est une nuance du pourpre voisine du rouge. Le rose est du pourpre blanchâtre.

(^) 11 y a toutefois une différence essentielle entre les deux sortes de mélanges, ainsi que Ta expliqué M. von Helmholtz (Optique physiologique, iraid. Jaral et Klein, p. 361). Le mélange des poudres colorées produit sur la lumière an effet analogue à celui des verres colorés : un verre bleu qui arrête le rouge et le jaune et un verre jaune qui arrête le bleu donnent par soustraction du vert. De même, une poudre colorée, cristallisée et transparente, renvoie vers Toeil une lumière privée de certaines teintes; et le mélange de deux poudres agit par double soustraction et non par addition. Aussi les mélanges de poudres colorées sonlils bien plus foncés que les poudres simples ; et Ton comprend comment aux trois couleurs fondamentales des peintres (bleu, jaune, orangé) Léonard de Vinci joignait déjà le vert, sans doute parce qu'il avait remarqué que le vert simple est bien plus vif que le vert composé.

Il 'il existe dans l'œil trois sortes de fibres nerveuses dont Texcita- OD fait naître respectivement la sensation du rouge, du vert ou du leu (Young disait du violet (^), d'accord en cela avec la prédilection 38 maîtres italiens), chaque espèce de fibre étant excitée spéciale lent (') par la lumière correspondante (^). Sans doute le choix des ois couleurs fondamentales a quelque chose d'arbitraire. Les avaux ultérieurs d'Helmholtz (^) et de Maxwell (^) paraissent indiiier que les couleurs choisies par Young sont, à un petit chansment près, celles qui conviennent le mieux.

Maxwell prend pour couleurs fondamentales dans le spectre : un mge situé entre C et D et deux fois plus éloigné de D que de G ; un ?ri voisin de E; et un bleu entre F et G, deux fois plus loin B G que de F. Trois fentes, qui peuvent varier de largeur, et dont s milieux coïncident avec les trois couleurs fondamentales, laismt passer de ces couleurs des quantités variables que Ton comine par addition (^).

Étude des couleurs spectrales, — Maxwell a mesuré pour chaiine des couleurs simples du spectre la proportion des trois cousurs fondamentales produisant une coloration équivalente (^).

(«) A ce sujet voir Unger, Pogg, Ann., LXXXVII, 121; 1852; et C. fl., XL, )9; 1855 (GhevreuJ) ; et Helmholtz, loc, cit., p. 356.

(*) Nous ne disons pas exclusivement : une couleur saturée parait blanchâtre uand elle est très intense. Comme le remarque M. von Helmholtz {loc, cit,, , 383), le point capital de Thypothèse d'Young est de regarder les sensations 3lorées comme résultant de trois actions distinctes qui se produiraient dans i substance nerveuse, plutôt que d'admettre trois sortes de fibres esseotielsment différentes ; toutefois Ténoncé primitif, plus clair et mieux concevable, lérite d'être conservé.

(') La paralysie des nerfs sensibles au rouge produit ïanérythropsie (de privatif, lulpoc rouge, 5<|n; vue), ou daltonisme (Dalton en était atteint). 1/œil affecté de ce éfaut confond le rouge avec le vert. En effet, deux couleurs fondamentales, i vert et le bleu, subsistant seules, le rouge qui n'excite que faiblement les bres du vert paraîtra un vert peu intense ; le jaune semblera un vert intense t saturé; le vert, présentant déjà un mélange de l'autre couleur fondamentale, sra un degré plus intense, mais plus blanchâtre, de la même couleur que le )uge et le jaune (von Helmholtz, loc, cit., p. 393).

(♦) Hklmholtz, Atheriy 1197; 1853 ; et Pogg. Ann., XCIV; 1855.

(») Maxwell, Phil, Trans,, CL, 57; 1860.

(*) Voir dans Helmholtz (loc. ctï., p. 402), les précautions à prendre pour effecler correctement les mélanges de couleurs simples, et dans Pellat (Journal de hysique^ WUf 20 ; 1879), la description d'un appareil convenant à ce genre e recherches.

Q) La même méthode s'appliquerait à Tévaluation numérique d*une couleur uelconque.

Soient R, V, B les quantités de lumière relatives aux trois couleurs fondamentales pour la largeur i des fentes. 11 cherche d'abord les largeurs r, ç, &, pour lesquelles le mélange des trois couleurs provoque sur Tœil le même effet que la lumière blanche non décomposée W : il a alors

Puis, en modifiant la largeur des fentes, il détermine les quantités de deux de ces couleurs qu'il faut mêler à une certaine quantité X de la couleur donnée X pour reproduire le même blanc

d'où, W s'éiiminant^

X=Î^R4-'^V-f--B=pR+?V4-3B.

C'est ainsi qu'il a obtenu le tableau suivant, complété par lord Rayleigh (*). La première colonne contient les numéros d'une échelle arbitraire à laquelle était rapporté le spectre dans les expériences et qui sont marqués sur la figure 384, la deuxième les longueurs d'onde X des lumières étudiées.

Nvméros.

Coulcurt.

Rouge.

Écarlate.

Orangé.

3Go

Jaune.

oo5

Jaune vert.

i,ti46

Vert.

Vert bleuâtre.

-Ho,o85

5oo

Bleu vert.

Bleu verdàtre.

Bleu.

Indigo.

H-o,oi9

oo5

Violet.

Sommes algébriques : 4-3,973 4-6,520 4-6,460

(«) Lord Rayleigh, Edinb, Phil, Trans,, XXXill, parti, 137; et PhU, Traw. CLXXVII, 157 ; 1886.

Un coefficient négatif, — pi par exemple, annonce que la couleur proposée X (figurée ci-contre par M'), en se combinant avec la couleur fondamentale correspondante, R, donne une teinte équivalente à celle que produit une combinaison des deux autres couleurs fondamentales

Cela revient à dire que, rabattue de blanc, la couleur proposée équivaut à une combinaison des deux couleurs Y et B.

Si en efi'et on ajoute aux deux membres de Téquation précédente une quantité w de blanc W, on a

X4-ivW = (wr-pJR4-(wç'4-?)V4-{wi4-3)B

et, si Ton prend sv = -y il vient

Triangle de Maxwell. — Si Ton veut représenter graphiquement ces résultats, aux trois sommets d'un triangle équilatéral, figurant respectivement le rouge, le vert et le bleu, on placera des

Oraii(l

Fig. 384

poids p, 9, 3> et on cherchera le centre de gravité du système résultant, d'après la règle de Newton. Leblanc sera ainsi marqué par le centre de gravité Wde trois poids égaux à 3,973, 6,020, 6,460.

La ligne ponctuée, qui trace la variation des nuances dans le spectre, suit de très près le contour du triangle : toutefois les bleus spectraux sont sensiblement plus saturés que les couleurs correspondantes du triangle. En effet ces bleus, pour lesquels p est négatif, tombent en dehors du triangle; par conséquent, si To mène le rayon vecteur joignant le blanc W à l'un d'eux, ce raye coupera le côté VB en un point qui peut être regardé comme désv ^ gnant un mélange de blanc et du bleu considéré. On voit aio^/ nettement la signification des coefficients négatifs, déjà indiquô^ plus haut.