ABC D E F C H

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Fig1. i56. — D après Parinaud.

projette le spectre sur un écran A, percé de deux ouvertures laissant passer les rayons rouges et les rayons bleus et violets. Derrière l'écran A on place une lentille qui réunit ces rayons sur un deuxième écran B, en y formant une image de la surface du prisme qui est tournée vers A. Cette image montre alors une jolie couleur pourpre. Devant l'écran B on place une baguette qui y forme deux ombres, l'une rouge, l'autre bleue, et il est facile de régler les ouvertures de l'écran A de sorte que les deux ombres aient la même clarté. Si maintenant on diminue la largeur de la fente par laquelle la lumière parvient au prisme, le pourpre se lave de plus en plus de blanc. L'ombre bleue devient grisâtre et de

plus en plus claire, comparée au fond, tandis que l'ombre rouge garde sa couleur, mais devient de plus en plus sombre. A la fin, elle est presque noire et seule visible, l'autre ombre étant grise et ayant presque la même clarté que le fond.

Suivant Parinaild, ces phénomènes dépendent de l'adaptation de l'œil. Le spectre de faible intensité, qui parait gris à l'œil adapté, est invisible à l'œil non adapté, et lorsque, l'intensité augmentant, il devient visible à l'œil non adapté, il parait de suite coloré. Parinaud a déterminé le seuil pour différents rayons du spectre, et trouvé les courbes représentées par la figure 1 56. La courbe supérieure est celle de l'œil adapté, la courbe inférieure celle de l'œil non adapté. Les différentes parties du spectre sont indiquées par les lignes verticales, prolongements des raies de Fraunhofer du schéma du spectre qui surmonte la figure. Les chiffres à gauche indiquent les quantités de lumière nécessaires pour que ces diff érentes parties du spectre soient perçues. Ainsi l'œil adapté a besoin d'une quantité de lumière = i (cette quantité étant prise comme unité) pour percevoir les rayons verts près de E, tandis que l'œil non adapté a besoin d'une quantité = 100 pour percevoir les mêmes rayons et d'une quantité = i5oo pour percevoir les rayons bleus près de G. On voit que l'œil, par l'adaptation, ne gagne rien pour la perception des rayons rouges, tandis qu'il gagne énormément pour les rayons les plus réfrangibles. Mais il ne gagne que comme sensibilité lumineuse : excepté la partie bc, qui est commune aux deux courbes, toute la courbe supérieure ne correspond qu'à des sensations incolores. D'après Parinaud, la fovea ne gagne rien par l'adaptation; aussi les rayons paraissent-ils colorés aussitôt que, l'intensité augmentant, ils deviennent visibles à la fovea.

Les couleurs disparaissent donc lorsque l'intensité des rayons devient très faible. Mais aussi, lorsque l'intensité devient très forte, l'impression se rapproche du blanc. Le soleil, vu à travers un verre rouge, paraît jaune-blanehâtre quoique le verre ne laisse passer que les rayons rouges. En concentrant la lumière du soleil sur une feuille de papier blanc, avecune lentille, après l'avoir fait passer par un verre bleu, l'image du soleil paraît blanche. Lorsqu'on regarde le soleil à travers un prisme, le spectre se présente comme une bande incolore d'une clarté éblouissante.

107. Méthodes pour mélanger les couleurs. — L'examen fondamental du sens chromatique se fait au moyen de ce qu'on appelle des équations de couleurs : on mélange deux ou trois couleurs en différentes proportions, jusqu'à ce que l'observateur déclare le mélange pareil à une quatrième couleur donnée, le plus souvent le blanc. On examine ensuite si un œil dont le sens chromatique est normal reconnaît l'équa-

LE SENS CHROMATIQUE -2.17

tion, c'est-à-dire si le mélange paraît également pareil au blanc pour cet œil. — On peut mélanger les couleurs de différentes manières.

i° Mélanges de couleurs spectrales. On forme deux spectres au moyen de deux prismes, et, en laissant glisser ces spectres l'un sur l'autre, on peut en mélanger deux tons quelconques, v. Helmholtz a atteint le même but avec un seul prisme, en employant une fente en forme de V ; chacune des branches formait un spectre oblique et les deux spectres se couvraient en grande partie, de façon qu'on pouvait obtenir tous les mélanges possibles.

L'appareil de Maxwell était très ingénieux. Il consistait en une boite dont on voit une section (fig. 107). En E est une fente étroite par où passe de la lumière qui est réfléchie par le miroir e vers les prismes

Fig. — .« Colour-box » de Maxwell.

P et Pj, qu'elle traverse pour rencontrer le miroir concave S. Ce miroir réfléchit la lumière qui traverse de nouveau les prismes pour aller former un spectre sur le fond de la boite, AB. A cet endroit sont trois fentes mobiles ,r, ?/, 2, ce qui permet de sortir de la caisse de la lumière spectrale de n'importe quel ton, par chacune des fentes, en les déplaçant. — Admettons que x corresponde au rouge, y au vert et z au violet. Il est à remarquer que, par suite de la réversibilité des processus optiques, si Ton éclaire la fente x du dehors par de la lumière rouge, cette lumière arivera à un œil placé en E ; mais, si l'on éclaire la même fente avec de la lumière verte, cette lumière n'arrivera pas à l'œil en E, mais sera projetée à côté de E. Pour que la lumière verte arrive en E, il faut qu'elle passe par la fente y. Par conséquent, en éclairant les trois fentes x, y et z par une source lumineuse blanche, un œil placé en E voit la surface du prisme P colorée par le mélange des trois couleurs qu'une flamme placée en E projeterait sur les fentes x, y et z. — Au fond de la boite se trouve encore l'ouverture c, par laquelle entre de la lumière blanche, qui, après avoir été réfléchie par le miroir M et concentrée par la lentille L, rencontre une [flaque de verre dépoli, noircie sur le dos, M,. L'œil placé en E voit cette plaque à côté du prisme et peut ainsi comparer l'intensité et la couleur du mélange avec celle de la lumière blanche, entrée par c. En

plaçant et en ouvrant les lentes convenablement, on peut ainsi obtenir un mélange qui ne se distingue de la lumière blanche réfléchie par M,, ni quant à la couleur, ni quant à l'intensité.

Les derniers travaux sur les mélanges des couleurs (Koenig et ses élèves) ont été faits avec un grand appareil spectral, qui a été construit pour le laboratoire de Berlin, et dont on trouve la description dans la deuxième édition de YOptique physiologique de v. Helmholtz (p. 355).

2° Maxwell étudia aussi les mélanges des couleurs en plaçant, sur le disque de Masson, des secteurs de différentes couleurs (v. p. 239).

3° On peut mélanger les couleurs au moyen d'une plaque de verre

Jaune Bleu Fig. [58, — Mélange de couleurs au moyen d'une plaque de verre.

ab (fig. 1 58) qu'on tient de manière à ce qu'elle réfléchisse des rayons d'une couleur, en même temps qu'elle laisse passer des rayons d'une autre couleur {Lambert).

4° En regardant deux couleurs placées l'une à côté de l'autre à travers un prisme biréfringent, on les voit séparées par une bande dont la coloration est celle du mélange.

5° En plaçant deux verres de couleur différente devant les deux trous de l'expérience de Scheiner et en regardant vers le ciel, on voit la partie commune des cercles de diffusion dans la couleur du mélange.

(S0 Les peintres emploient souvent des mélanges de matières colorantes, mais les résultats qu'on obtient ainsi ne sont souvent pas d'accord avec ceux qu'on obtient avec les autres méthodes. L'exemple le plus connu est le mélange du jaune et du bleu. Les peintres obtiennent ainsi du vert, tandis qu'avec le disque tournant on obtient du blanc-gris (Lambert), v. Helmholtz a donné l'explication suivante de cette différence: en mélangeant les couleurs de pigment jaune et bleu, les molécules superficielles renvoient de la lumière jaune et de la lumière bleue. Réunis, ces rayons produisent l'impression du blanc, comme sur le disque tournant. Les molécules bleues situées plus profondément renvoient aussi de

LE SENS CHROMATIQUE 22g

la lumière bleue, mais il esta remarquer que cette lumière bleue, comme aussi celle des molécules superficielles, n'est pas pure : au spectroscope, on trouve qu'elle contient des rayons verts, bleus et violets. Les molécules jaunes renvoient des rayons rouges, jaunes et verts. En général, les molécules laissent passer des rayons de la même couleur que ceux qu'elles renvoient. Parmi les rayons réfléchis par les molécules profondes jaunes, il n'y a donc que les verts qui puissent traverser les molécules bleues superficielles, et, parmi ceux réfléchis par les molécules profondes bleues, il n'y a également que les rayons verts qui puissent traverser les molécules jaunes superficielles. Le résultat devient donc une couleur verte, mélangée avec du blanc réfléchi par la surface.

108. Résultats des mélanges de couleurs. — Newton a imaginé sa table pour donner une représentation graphique des résultats qu'on obtient en mélangeant les couleurs. Le principe de cette table est que toutes les couleurs qu'on peut produire en mélangeant deux couleurs

Vert

Pourpre

Fig. 139. — Table de couleurs, d'après Newton.

données sont placées sur la ligne droite qui joint ces deux couleurs, et d'autant plus près de l'une d'elles qu'il entre plus de cette couleur dans le mélange. La quantité de la couleur de mélange s'exprime par la somme des quantités des couleurs composantes. Supposons, par exemple, qu'on cherche le résultat du mélange de trois parties de vert avec une partie de rouge et deux parties de bleu. On commence par joindre le vert et le rouge par une ligne droite qu'on divise en deux par le point p

■ïio LEÇONS D'OPTIQCE PHYSIOLOGIQUE

(fig. i5g), de sorte que la distance de p au vert soit un tiers de sa distance au rouge ; p est alors l'endroit du mélange de vert et de rouge, mélange qui est représenté par le chiffre 4, la somme des deux composantes. On réunit ensuite le point p au bleu par une seconde ligne droite, qu'on divise en deux par le point q, de sorte que la distance pq est à la dtstance de g au bleu dans le rapport de deux à quatre ; q est l'endroit du mélange des trois couleurs, et la quantité de ce mélange s'exprime par le chiffre 6. En traçant la ligne oq, et en la prolongeant jusqu'à ce qu'elle coupe la courbe spectrale, on voit que la couleur de mélange est un vert bleuâtre fortement dilué de blanc.

Il entre dans cette représentation de Newton une expression qui n'est pas définie, celle de la quantité des couleurs. Tandis qu'il est facile de dire ce qu'il faut entendre par des quantités égales de la même couleur, il n'est pas facile de définir l'expression de quantités égales de deux couleurs différentes, ce qui fait que la forme de la courbe devient, jusqu'à un certain point, arbitraire. Avec Newton, il faut considérer comme égales les quantités de deux couleurs complémentaires qui, mélangées, donnent du blanc, puisque le blanc, sur sa table, est situé à égale distance des deux. Si l'on prend deux autres couleurs complémentaires, il faut aussi considérer comme égales les quantités de ces couleurs qui, mélangées, donnent du blanc, mais à la condition que ce blanc soit de même intensité que le premier. Gomme nous le verrons, Maxwell et v. HelmJioltz se sont servi d'autres définitions.

La table de Newton montre qu'à l'exception du pourpre on ne peut pas produire de nouvelles couleurs en mélangeant les couleurs spectrales, car on peut toujours, après avoir trouvé l'endroit de la couleur de mélange, tracer une ligne droite passant par le centre et ce point : prolongée, cette droite rencontrera une couleur spectrale, et la couleur de mélange est égale à cette couleur diluée de blanc.

La table de Newton indique aussi une autre particularité du sens chromatique normal, à savoir qu'o/i peut reproduire tous les tons existants en mélangeant, deux à deux, trois couleurs choisies convenablement . Choisissons, par exemple, le rouge, le vert et le bleu, et traçons sur la table (fig. 109) les lignes droites qui joignent ces couleurs. Si alors on choisit n'importe quelle couleur spectrale, on peut toujours la joindre au centre de la table par une ligne droite ; cette droite doit nécessairement couper un des côtés du triangle rouge-vert-bleu, et à l'endroit d'intersection se trouve le mélange, qui est pareil, comme ton, à la couleur spectrale. A cause de cette particularité, l'œil normal est dit trichromate.

Il faut bien remarquer que j'ai dit que les deux couleurs sont pareilles

LE SENS CHROMATIQUE l'ii

comme ton. En général, elles ne sont pas pareilles comme saturation, la couleur de mélange étant diluée de blanc. La table de Newton exige même cpie la couleur spectrale soit toujours plus saturée, car, si Ton pouvait, en mélangeant deux couleurs spectrales, en reproduire exactement une troisième, ces trois couleurs devraient être placées sur une ligne droite et la courbe spectrale ne pourrait être circulaire. Mais cette dernière condition de la table ne se trouve pas remplie.

Vert

L'exactitude de la représentation de Newton a, en effet, été vérifiée par les beaux travaux de Maxwell. Cet auteur a trouvé que la table de Newton donne une représentation très exacte des résultats des mélanges des couleurs, mais que les couleurs spectrales ne peuvent pas être rangées en un cercle, parce qu'il y a des parties assez étendues du spectre, dont les couleurs peuvent être reproduites exactement, ou presque exactement, par le mélange de deux couleurs données, et qui, par conséquent, doivent être placées sur des lignes droites.

La figure 160 montre la courbe spectrale de Maxwell. Tandis que la courbe de Newton ne doit être considérée que comme une simple conception de l'esprit, Maxwell a déterminé la sienne expérimentalement,

avec l'appareil décrit dans le chapitre précédent (fig. 161). Pour remployer, il le plaçait dans une position telle que les fentes x, y, z et c étaient tournées vers une feuille de papier blanc éclairée par le soleil. Comme point de départ, il choisissait les trois couleurs suivantes (standard colours) :

Longueur d'onde :

Rouge (R) o,63o [x

Vert (V) o,528 p.

Bleu (Bl) 0,457 JJL

11 plaça les fentes x, y et z, de manière à donner accès à ces couleurs, et, en réglant la largeur des fentes, il produisit un mélange qui ne différa ni comme teinte, ni comme intensité, du blanc entré par la fente c.

. — ci Colour-box » de Maxwell.

En mesurant les fentes, il trouva pour x une largeur de a""1', 36, pour y 3mm,99 et pour 2 3"im,87, et, en désignant le blanc, qui restait constant pendant toutes les expériences, par W, il avait ainsi l'équation

2,36 R + 3,99 V + 3,87 Bl — W.

Il déplaça ensuite la fente x, de manière à donner accès à de la lumière orangée; en réglant les fentes, il produisit de nouveau un mélange pareil au blanc, ce qui lui donna l'équation

2,04 Or + 3,25 V + 3,88 Bl = W.

Gomme le blanc était le même dans les deux cas, on peut combiner les deux équations, ce qui donne

ou

ou encore

2,04 Or + 3,25 V + 3,88 Bl = 2,36 R + 3,99 V + 3, 87 Bl 2,04 Or = 2,36 R + 0,74 V — o,oi Bl 1 Or — i,i55 R + 0,362 V — 0,006 Bl.

11 répéta ensuite la mensuration pour les autres couleurs, en combinant toujours deux des standard colours avec la couleur en question, pour produire du blanc. Il réussit ainsi à exprimer toutes les couleurs du spectre par ces trois couleurs. Le tableau suivant montre les résultats de ses mensurations :

LE SENS CHROMATIQUE