IV. — Couleurs

441. Composition des couleurs. — Principes. — La couleur est un caractère physiologique de la lumière. Bien que physiquement définie par le nombre des vibrations, elle n'en reste pas moins, comme la tonalité, une sensation (*); et par suite elle comporte dans son appréciation quelque incertitude selon les individus et les circonstances.

Les lumières colorées, ou, suivant le langage reçu, les couleurs du spectre sont tenues pour simples {'). Mais l'œil ne sait point,

(■) Si l'on suppose les lentilles infiniment minces, le calcul des courbures s'effectuera comme pour deux verres.

{'') C'est au J\ Malebranche qu'est due la véritable théorie des couleurs. Avant Euler à qui on en attribue ordinairement la gloire, il a affirmé d'une façon «ipresse la périodicité des vibrations lumineuses, ainsi que l'analogie entre le» différences de coloration et les différences de tonalité (Malebrancbb, Mémwo de l'Académie des sciences, année 1699, p. 22). Voir à ce sujet un article de M. Lechalàs dans la Revue philosophique, année 1884, p. 293.

( J ) D'après Aristote, toute couleur était un mélange de blanc et de noir. Ce fat aussi l'opinion de Gœthe : sa fameuse théorie des couleurs repose sur la coloration produite par les milieux troubles qui rendent rouge la lumière transmise et bleue la lumière réfléchie ; il admet donc que la coloration est un genre par-

ainsi que l'oreille, 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 différentes 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 :

Partagez la circonférence en sept arcs proportionnels aux intervalles des huit notes de la gamme (M, -,-£,—, -» — >-s* ~> ou aux

° w 9 16 io 9 io 10 9

Fig. 383

: nombres entiers 8o, 45, 72, 80, 72, 45, 80, dont la somme est 474; répartissez toutes les couleurs simples du spectre sur la circonférence de façon que le premier arc contienne les diverses nuances du rouge, le deuxième celles de l'orangé, le troisième celles du jaune...; marquez les centres de gravité R, 0, J... de ces arcs. Si vous voulez connaître le résultat du mélange de r parties de rouge, o d'orangé,/ de jaune..., appliquez aux points R, 0, J... des poids r, o,y... 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

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

(*) Il s'agît toujours des intervalles de la gamme phrygienne.

Violle, Cours de physique. — II. 3 7

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 distance 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 sec 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 ( 1 ). Si l'on intercale ce pourpre entre le violet et le rouge, la règle de Newton suffit pour définir physiologiquement toute couleur dans ses trois éléments fondamentaux :Tintensité,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 ( 8 ). Young lui donna un corps en admettant

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

( 2 ) 11 y a toutefois une différence essentielle entre les deux sortes de mélanges, ainsi que Ta expliqué M. von Helmholtz (Optique physiologique, trad. Javal 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 l'œil 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 sontils 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.

qu'il existe dans l'œil trois sortes de fibres nerveuses dont l'excitation fait naître respectivement la sensation du rouge, du vert ou du Weu (Young disait du violet (*), d'accord en cela avec la prédilection des maîtres italiens), chaque espèce de fibre étant excitée spécialement (*) par la lumière correspondante ( 3 ). Sans doute le choix des trois couleurs fondamentales a quelque chose d'arbitraire. Les travaux ultérieurs d'Helmholtz ( 4 ) et de Maxwell ( B ) paraissent indiquer que les couleurs choisies par Young sont, à un petit changement près, celles qui conviennent le mieux.

Maxwell prend pour couleurs fondamentales dans le spectre : un rouge situé entre G et D et deux fois plus éloigné de D que de G ; un vert voisin de E; et un bleu entre F et G, deux fois plus loin de G que de F. Trois fentes, qui peuvent varier de largeur, et dont les milieux coïncident avec les trois couleurs fondamentales, laissent passer de ces couleurs des quantités variables que l'on combine par addition ( 6 ).

Etude des couleurs spectrales. — Maxwell a mesuré pour chacune des couleurs simples du spectre la proportion des trois couleurs fondamentales produisant une coloration équivalente ( 7 ).

(!) A ce sujet voir Unger, Pogg. Ann., LXXXVII, lfcl ; 1852; et C. B., XL, 239 ; 1855 (ChevreuJ) ; et Helmholtz, loc. cit., p. 356.

( 2 ) Nous ne disons pas exclusivement : une couleur saturée parait blanchâtre quand elle est très intense. Gomme le remarque M. von Helmholtz {loc. cit., p. 383), le point capital de l'hypothèse d'Young est de regarder les sensations colorées comme résultant de trois actions distinctes qui se produiraient dans la substance nerveuse, plutôt que d'admettre trois sortes de fibres essentiellement différentes ; toutefois l'énoncé primitif, plus clair et mieux concevable, mérite d'être conservé.

( 3 ) La paralysie des nerfs sensibles au rouge produit Yanérythropsie (à privatif, ipuâpo; rouge, ô<|>i; vue), ou daltonisme (Dalton en était atteint). L'œil affecté de ce défaut confond le rouge avec le vert. En effet, deux couleurs fondamentales, le vert et le bleu, subsistant seules, le rouge qui n'excite que faiblement les fibres du vert paraîtra un vert peu intense; le jaune semblera un vert intense et saturé; le vert, présentant déjà un mélange de l'autre couleur fondamentale, sera un degré plus intense, mais plus blanchâtre, de la même couleur que le rouge et le jaune (von Helmholtz, loc. cit., p. 393).

( 4 ) Helmholtz, Athen, 1197; 1853 ; et Pogg. Ann., XC1V; 1855. ( s ) Maxwell, Phil. Trans., CL, 57; 1860.

(•) Voir dans Helmholtz (loc. cit., p. 402), les précautions à prendre pour effectuer correctement les mélanges de couleurs simples, et dans Pellat (Journal de physique, VIH, 20 ; 1879), la description d'un appareil convenant à ce genre de recherches.

( 7 ) La même méthode s'appliquerait à l'évaluation numérique d'une couleur quelconque.

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, v, £, pour lesquelles le mélange des trois couleurs provoque sur l'œil le même effet que la lumière blanche non décomposée W : il a alors

r R+oV+*B=W.

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

r'R + ?'V+o:X=W, d'où, W s'éliminât) t,

X=^^R+ — V+-B=pR+ ? V + (ïB.

G'est ainsi qu'il a obtenu le tableau suivant, complété par lord Rayleigh ( 1 ). 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.

Numéros.

Couleurs.

Rouge.

Écarlate.

Orangé.

Jaune.

oo5

Jaune vert.

Vert.

Vert bleuâtre.

5oo

Bleu vert.

Bleu verdâtre.

Bleu.

Indigo.

oo5

Violet.

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

(*) Lord Rayleigh, Edinb. Phil. Trans., XXX III, parti, 157; et Phil. Tram., CLXXVII, 157; 1886.

Un coefficient négatif, — p t 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