La lumière et la sensation des couleurs

Nous avons étudié, dans le chapitre premier, ce qui concerne la forme des objets; nous allons maintenant nous occuper de leur couleur, en prenant ce terme dans le sens le plus large, c’est-à-dire en y comprenant non seulement les variations de teintes, mais aussi les variations d'intensité lumineuse.

À vrai dire, ce sont louJours ces variations de couleur qui nous permettent de distinguer le contour des objets, les traits des dessins, la forme générale des corps; mais pour notre esprit les notions de forme et de couleur sont parfaitement distinctes et doivent être examinées séparément.

Les physiciens admettent que la lumière résulte de vibrations analogues à celles qui produisent le son, mais infiniment plus rapides et se propageant dans un milieu beaucoup plus subtil que l'air, désigné sous le nom d’éther. On a pu arriver à déterminer avec certitude les nombres de vibrations effectuées pendant l'unité de temps pour les différentes

espèces de rayons : ces nombres se chiffrent par trillions dans une seconde de temps.

Les variations de couleur dépendent de la rapidité de ces vibrations lumineuses. Celles qui sont relativement les plus lentes produisent sur notre œil la sensation que nous appelons le rouge; à mesure qu’elles vont en s’accélérant la sensation passe par degrés insensibles à l’orangé, au jaune, au vert, au bleu, à l’indigo et finalement au violet’.

La variation de couleur des rayons est donc l’analogue de la variation de hauteur des sons. Seulement le mode de perception de l’œil est très différent de celui de l'oreille. Nous avons vu qu’à chaque hauteur de son correspondent des nerfs acoustiques spéciaux, qu'il y a par conséquent toute une longue série graduée de nerfs répondant à toute la série des sons. L'appareil de la vue se comporte d’une manière tout autre, et quoique le sujet ne soit pas complètement élucidé, on peut admettre qu’il y a trois catégories de nerfs différents dont les filaments viennent lapisser le fond de la rétine. Les nerfs de la première catégorie sont plus fortement ébranlés par les rayons rouges, ceux de la deuxième catégorie par les rayons verts, ceux de la troisième catégorie par les rayons violets ou bleus-violets.

Examinons d’après cela ce qui se passe lorsque,

1[l y a des vibrations de léther plus lentes que celles qui donnent la sensation du rouge, ce sont les rayons de chaleur obscure ou infra-rouges ; de même il y a des vibrations plus rapides que celles qui donnent la sensation du violet, ce sont les rayons ultra-violets. Mais ces vibrations extrêmes n’affectant pas l’organe de la vue, nous n’avons pas à nous en occuper ici.

l'œil est successivement impressionné par la série des rayons simples tels qu’on les obtient à l’aide du prisme en produisant un spectre pur.

Les rayons aux vibrations les plus lentes agissent fortement sur les nerfs de la première catégorie, celle du rouge; ils agissent un peu sur les nerfs du vert et très peu sur les nerfs du violet; le mélange de cette triple action, dans laquelle prédomine l’excitalion des nerfs de première catégorie, produit sur nous la sensation du rouge extrême ou foncé. Si nous passons aux rayons voisins, dont les vibrations sont un peu plus rapides, l’action sur les nerfs du rouge tend à diminuer, tout en restant toujours forte; celle sur les nerfs du vert augmente imsensiblement : la sensation est celle du rouge clair. Pour les rayons aux vibrations un peu plus rapides encore, l’action sur les nerfs du rouge prédomine encore, celle sur les nerfs du vert à beaucoup augmenté et celle sur les nerfs du violet est toujours faible : la sensation est celle de la couleur orangée. En avançant encore, l’ébranlement des nerfs du rouge va en diminuant, celui des nerfs du vert et du violet augmente, la sensation passe au jaune; puis on arrive à un point où l'excitation est maximum sur les nerfs du vert, moyenne sur ceux du rouge et du violet : la sensation est celle du vert. En continuant à s’avancer dans le spectre on arrive aux teintes vert-bleu, bleu, Indigo, etc., parce que les impressions du rouge et du jaune diminuent, tandis que celle du violet ou bleu-violet prend une intensité croissante qui atteint son maximum pour Îles rayons. extrêmes du spectre.

En résumé une radiation simple provoque une sensalion complexe résultant des trois sensations éprouvées à divers degrés.

Voyons maintenant ce qui se passe si, au lieu d'une radialion simple, l’on est en présence d’une radiation composée.

D'abord si la lumière contient toutes les radiations simples dans de certaines proportions relatives, qui sont celles de la lumière solaire, on éprouve la sensation que l’on appelle le blanc. On peut admettre que, dans ce cas, les trois catégories de nerfs du rouge, du vert et du violet sont également impressionnés. |

Deux couleurs simples mélangées peuvent aussi produire du blanc, c'est-à-dire une égale excitation des trois catégories de nerfs. Ainsi un rayon orangé et un rayon bleu-cyané d’intensités convenables donnent du blanc en se mélangeant. Trois ou un plus grand nombre de rayons simples convenablement combinés peuvent aussi produire cetle même sensalion.

Reprenons maintenant celte lumière blanche solaire composée de toutes les couleurs simples, et enlevons-en les radiations aux vibrations les plus dentes, c’est-à-dire les rayons rouges; le reste produira une impression complexe dans laquelle l’excitation des nerfs du rouge sera relativement faible, <elle des deux autres espèces de nerfs ayant à peine diminué : la sensation sera celle de la couleur vertbleu mélangée de blanc. Si ce sont les radiations à vibrations rapides que l’on supprime, la sensation

résultante sera l’orangé mélangé de blanc. Ainsi la suppression des radiations extrêmes, rouge ou bleuviolette, aura comme effet de donner la sensation d’une couleur simple intermédiaire mélangée de blanc, en d’autres termes une des teintes du spectre, mais moins saturée que dans le spectre pur.

Si ce sont les radiations moyennes que l’on supprime, l'effet est différent. Ainsi, en enlevant le vertjaune, la teinte résultante est le pourpre, couleur qui ne se trouve pas dans le spectre et qui ne correspond à aucun rayon simple. Suivant la catégorie et l’étendue des radiations moyennes que l’on supprime, on a toutes les variétés de pourpre intermédiaires entre le rouge et le violet, passant par le rose, le pourpre franc, le lilas, toutes ces teintes étant plus ou moins mélangées de blanc.

Enfin, si l’on supprime toutes les radiations, c’està-dire si l'on n’a plus de lumière, on obtient limpression du noir, qui doit êlre considérée comme une sensation particulière, comme une véritable couleur, el non pas comme l'absence de sensation‘.

La théorie des trois couleurs fondamentales à passé par des phases diverses. Brewster l’a soutenue comme objective, c’est-à-dire en supposant qu'en réalité il existe trois espèces de lumières, le rouge, le jaune et le blanc, dont les mélanges en proportions diverses produiraient toutes ‘les teintes possibles.

Th. Young a présenté cette conception comme subjective : selon lui, il n'y à pas trois espèces de lumière, il y en a une infinité ; mais il n’y a que trois catégories de nerfs, plus ou moins impressionnables suivant les rayons qui les excitent, et produisant trois sensations différentes. M. de Helimholtz a remis en faveur cette théorie de Young qui est celle que nous avons exposée. Les physiciens et les physiologistes ne sont pas complètement fixés sur la nuance exacte des trois couleurs fondamentales ; l’opinion la plus généralement admise est celle de Maxwell qui indique le

Les corps lumineux par eux-mêmes, comme le Soleil ou les flammes éclairantes, sont peu nombreux; il est donc rare que notre œil soit frappé par des rayons émanant réellement des objets considérés. Habituellement ceux-ci ne font que renvoyer en proportion variable la lumière qu’ils reçoivent directement ou indirectement du Soleil ou d’autres luminaires. Ï1 serait inutile d'exposer ici d’une manière détaillée les divers modes de coloration des corps : ce sont tantôt des réflexions s’effectuant à leur surface même, tantôt des réflexions intérieures, tantôt une diffusion, une transmission, une interférence, etc., qui font que la lumière renvoyée par les objets divers présente à notre œil des teintes et des nuances variées à l'infini. Un corps qui nous paraît rouge est un corps qui, éclairé par de la lumière blanche, nous renvoie d’une manière prédominante les rayons rouges que celle-ci contient, tandis qu'il

rouge écarlate (correspondant au point du spectre compris entre les raies solaires C et D, deux fois plus éloigné du D que du C), le vert-jaune (voisin de la raie E du spectre solaire) et le bleu à la limite du bleu-cyané et de l’indigo (entre les raies F et G, deux fois plus loin de G que de F).

Les expériences plus récentes de M. Boll et de M. Kühne tendent à modifier la théorie de Young, et à faire supposer qu’il y a non pas trois catégories de uerfs donnant lieu à des sensations différentes, mais bien des changements chimiques, se produisant sous l'influence de la lumière, dans la substance imprégnant les bâtonnets de la rétine où aboutissent les derniers filaments du nerf optique. En l'absence de lumière, la matière colorante des bâtonnets serait dans un certain état chimique donnant aux nerfs la sensation du noir. Sous l'influence de la lumière, cette matière colorante subirait trois modifications chimiques donnant la sensation des trois couleurs fondamentales. Suivant que l’un ou l'autre de ces trois composés chimiques serait prédominant, la sensation correspondante prédominerait aussi. Cette hypothèse qui n'est pas encore bien assise, conduirait aux mêmes résultats que celle de Young.

absorbe ou annihile les rayons complémentaires. Le corps sera verl-bleu si ce sont les rayons complémentaires de cette couleur, c’est-à-dire les rouges, qui sont absorbés.

La couleur des corps, au point de vue de limpression qu’elle produit, se distingue par les caractères suivants : l’intensité, le ton, la saturation.

L'intensité (que quelques auteurs appellent aussi la luminosité) correspond à l'énergie de la sensation que produit la couleur d’un objet : nous pouvons concevoir que deux surfaces de couleurs différentes fassent sur notre œil des impressions d’égale intensité, ou que deux surfaces de même teinte diffèrent par l'intensité. |

Le ton, c’est l'espèce de couleur ou la teinte, et il y à, comme nous l'avons dit, toute une série de teintes comprenant les couleurs du spectre et les variétés de pourpre.

La saturation, appelée aussi la pureté, dépend de la sensation du blanc qui se mélange à la sensation d'une couleur spéciale. Nous avons vu que même un rayon simple, comme ceux du spectre, donne tou- Jours une sensation complexe à laquelle les trois couleurs fondamentales parücipent à divers degrés. Une couleur simple n’est donc pas pure pour notre œil, on peut la considérer comme un mélange de blanc et d’une teinte saturée. A fortiori, les corps qui nous renvoyent une lumière qui n’est pas simple, mais le plus souvent très complexe, n’ont-ils pas des couleurs saturées : ce sont des couleurs d’un certain ton lavé de blanc. Lorsque les trois couleurs fonda-

mentales sont égales, le corps est blanc : c’est le zéro de saturalion; le maximum correspond aux couleurs simples, mais ce n’est pas la saturation absolue.

Le noir est la sensation qui correspond à l'absence de lumière; un corps absolument noir serait un corps qui ne renverrail aucune fraction de la lumière qui l’éclaire, cas qui ne se présente jamais complètement.

Entre le blanc au maximum d'intensité el le noir absolu, on a tous les degrés de blanc de plus en plus faible, soit tous les degrés de gris, que l’on peut, si l’on veut, considérer comme donnant une sensation mélangée de blanc et de noir.

Pour les différents tons on a, d’une part, tous les degrés de saturation, c’est-à-dire la série de teintes d'une même couleur plus ou moins mélangée de blanc ou lavée. On arrive toujours comme dernier terme au blanc, quel que soit le ton dont on esl parti. | |

D'autre part, pour chacune de ces séries d’un ton plus ou moins saturé, on a toutes les variations d'intensité. Les couleurs obtenues ainsi avec une faible intensité forment la série des teintes rabatlues. Le rouge au maximum de saturation, mais rabattu à une faible intensilé, donne les teintes acajou, chocolat; l’orangé ct le jaune rabattus forment les bruns, les chamois; le vert passe au vert foncé; le bleu au bleu foncé; le gris au bleu gris; le pourpre au grenat, à la lie de vin. Les couleurs peu saturées lorsqu'elles ont peu d'intensité donnent les gris rougeâtres, Jaunâtres, elc. Toutes ces teintes

rabattues peuvent être coesidérées comme pradu-

sant la sensation d’un mélange de noir et d’une couleur plus ou moins saturée.

On voit combien les sensations de l’organe de la vue diffèrent de celles de l’ouie. Tandis que l'oreille perçoit chaque son simple comme tel, et analyse, inconsciemment il est vrai, les sons complexes, l'œil ne reçoit jamais que des impressions mélangées et ne les analyse pas. L’œil, par exemple, ne distingue pas le blanc résultant de la superposition de toutes les radiations simples, du blanc produit par le mélange de deux couleurs seulement, telles que l'orangé et le bleu; 1l ne distingue pas l'orangé provenant d’un mélange de rouge et de jaune, de l'orangé, rayon simple lavé d'un peu de blanc.

Le phénomène des battements qui, pour l'oreille, limite si nettement les consonances et les dissonances, n'existe pas pour l'œil, en sorte que des mélanges de vibrations lumineuses ne déterminent pas des impressions pénibles analogues à celle que produit une lumière intermittente’. Quelle que soit sa composilion, une teinte prise isolément ne provoque jamais une sensation comparable à celle d’un accord faux.

Il importe de faire attention à une autre différence. Pour l'ouïe, les filaments nerveux correspondant aux différentes hauteurs de sons sont espacés sur la surface du limaçon, en sorte que la sensation

! Nous supposons ici les couleurs mélangées et non pas simplement juxtaposées.

d’une note ne se produit pas au même point que celle d’une autre note. Et pour une note donnée peu importe que le son provienne de plusieurs centres - d’ébranlement ou d’un seul; le siège de l'impression est toujours au même point, pourvu que l’acuité soit la même. Aussi est-ce seulement d’après des différences d'intensité du son perçu par une oreille et par l’autre, ou par la même oreille successivement déplacée par les mouvements de la tête, que nous pouvons juger, dans une certaine mesure, du point de départ d’un son.

Pour la vue, au contraire, en chaque point de la rétine aboutissent des nerfs des trois catégories et, si l'œil est normal, les rayons émanant d’un point lumineux se réunissent en un foyer sur la rétine, ou, comme l’on dit, en un point de la rétine conjugué du point lumineux. Il n’y a donc pas mélange des impressions causées par deux ou plusieurs points lumineux voisins, et par suite l’œil est admirablement propre à nous faire juger de la position des objets qui lui envoient de la lumière.