CHAPITRE Vil
VISION COLORÉE
Ce chapitre est divisé en deux parties.
Dans la première nous étudions le moyen de réaliser un faisceau lumineux contenant les radiations dans des rapports connus; l'étude des couleurs est objective; les résultats sont susceptibles de vérifications numériques précises.
Dans la seconde partie, nous cherchons à prévoir et à représenter les sensations produites par un faisceau de composition connue. L’étude des couleurs est subjective; les résultats sont moins précis et plus sujets à contestation.
Étude objective des faisceaux lumineux colorés.
225. Obtention d une lumière de composition connue. Méthode de Newton.
1° — On dispose une fente F, un prisme P et une lentille L (fig. 195) comme pour obtenir un spectre pur, avec celte différence que la lentille est assez éloignée du prisme. Tout près du prisme est un écran percé d’un trou rectangulaire AB. En F; est le plan conjugué de la fente F par rapport au prisme et à la lentille; en AB' est le plan conjugué de AB par rapport à la lentille.
Le trou AB est assez petit pour que la lumière n’y soit pas encore dispersée, même sur les bords : l’image AB' est blanche , ou plus exactement de la couleur du faisceau qui éclaire la fente F.
En BV se forme un spectre pur.
L’expérience est intéressante comme montrant la possibilité de groupements différents des faisceaux lumineux. La lumière d’un certain X, émise par un point de la fente F, éclaire à peu près uniformément la plage AB; elle converge ensuite en un point du plan F' (spectre pur) et éclaire enfin à peu près uniformément la plage AB'. Réciproquement la lumière émise par un point de AB jouant le rôle d’objet lumineux, se répartit à peu près uniformément sur RV et converge en un point de AB'.
VISION COLORÉE
A l’aide de petites baguettes servant d’écrans, supprimons les radiations de certains X dans le spectre; l'image AB' est uniformément privée de ces rayons; elle apparaît colorée d’une certaine teinte plate.
2° — L’appareil est monté comme l’indique la figure 196. Le spectroscope ordinaire formé d’un collimateur C, d’un prisme P, et d’une lunette L dont on enlève l’oculaire, donne un spectre réel F' devant un
viseur avec lequel on regarde l’image virtuelle du trou AB donnée par l’objectif de la lunette. On obtient en A'B' une image qui est blanche quand on ne diaphragme pas le spectre réel.
Pour diaphragmer ce spectre, on introduit dans le plan F' une glace
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sans tain, rendue opaque en partie au moyen d'encre de Chine; on peut ainsi prendre de chaque radiation A une quantité proportionnelle à l'ordonnée cib laissée libre.
Bien entendu, le spectre n’étant pas normal, dans le. calcul des courbes qui limitent l’encre de Chine, on introduit la dispersion, comme il est expliqué au § 237.
226. Obtention d’une lumière de composition connue. Appareil de Maxwell.
Le dispositif de Maxwell est beaucoup plus commode.
1° — Une fente F, une lentille L, un prisme P donnent un spectre
pur RV; les plans P et P' sont conjugués par rapport au prisme et à la lentille.
Réciproquement, si on place en R une fente éclairée par de la lumière blanche, il se produit dans le plan conjugué P un spectre pur dont le rouge est en F. Plus généralement, si on place une fente là où dans le spectre pur RV sont les radiations de longueur d’onde X, il se forme dans le plan conjugué P un spectre pur dont les radiations X coïncident avec la fente F.
On a donc un moyen commode de recomposer la lumière blanche.
On éclaire uniformément avec de la lumière blanche le plan P' formé d’une substance translucide et parfaitement diffusante ; en F on reçoit simultanément : la radiation ll d’un spectre que donnerait une fente placée sur RV aux points correspondant à X1 ; la radiation X2 d’un spectre que donnerait une fente placée sur RV aux points correspondant à X2;... La superposition de toutes ces radiations constitue la lumière blanche. Il faut que les différents points du plan P jouent le rôle de sources identiques ; d’où la nécessité d’un éclairage uniforme et d’une égale diffusion par transmission.
On peut évidemment obtenir un mélange quelconque : il suffit de disposer des écrans convenables sur le plan P', uniformément éclairé
VISION COLORÉE
avec de la lainière blanche. Un miroir convenablement placé permet de comparer avec du blanc la teinte obtenue.
2° — La figure 197 bis montre l’appareil de Maxwell réalisé. Le spectroscope catadioptrique est constitué par deux prismes et un miroir concave M : on double ainsi la dispersion. La fente devant laquelle on place l’œil, est en F. Si on éclaire cette fente, le spectre réel se forme sur le plan P'.
Dans ce plan sont disposées les trois fentes qui correspondent aux couleurs fondamentales et qu’on éclaire également avec de la lumière
blanche. Elles servent à envoyer dans l’œil des quantités variables et connues d’un certain rouge, d’un certain vert et d'un certain bleu.
Les miroirs Mî, M2, et la lentille L donnent une image de la plage A éclairée par la source de comparaison.
3° — Principe sur lequel repose la méthode.
Pour unités relatives d’intensité des radiations caractérisées par les divers 7 (§ 209), on prend leurs intensités dans la lumière blanche , lumière solaire non modifiée par notre atmosphère. Le spectre qui analyse la lumière blanche est supposé normal; mais nous savons tenir compte de la loi de dispersion des prismes (voir Optique géométrique,
et §121). ’ ^
Ceci posé, pour additionner n radiations X4, X2, X3,... Xn, ayant des intensités relatives, lv I2,... In, on dispose dans le plan P' des fentes de largeur I1? I2,... In, dont les milieux coïncident avec les points que les radiations X2,..., occupent dans le spectre RV. On s’appuie donc sur ce principe que, les radiations voisines produisant lemême effet sur l'œil , on peut modifier l'intensité d'une radiation par /’ adjonction de radiations
VISION DES INTENSITÉS ET DES COULEURS
voisines. Ce principe est d’une application d’autant plus exacte que les fentes restent plus étroites.
En particulier dans l'appareil de Maxwell, on s’arrange de manière que les trois fentes R, V, B, aient leurs milieux là où la lumière issue de la fente F aurait ses radiations :
ÀK — CL, 630 (écarlate) Av = CL, 528 (vert) = CL, 457 (bleu).
On mesure les largeurs r, v, b , des fentes.
Entre la variable x qui repère les radiations dans le plan P', et la longueur d'onde existe la relation X = f(x).
Les quantités de lumière mélangées sont alors par définition :
r(dX • dx)R, v(dX t dx)s, b[clX \ clx)B;
dx : dx est le taux de variation de la longueur d'onde par rapport au chemin parcouru dans le spectre prismatique, taux calculé pour les radiations R, Y, B.
Si le spectre est normal, les parenthèses ont la même valeur : les intensités relatives sont comme les largeurs r, v , 6, des fentes.
227. — Obtention d’une lumière de composition connue; phénomènes d’interférence et de polarisation chromatique.
Il ne peut entrer dans mon plan d’exposer en quelques lignes tous les phénomènes d’interférence et de polarisation chromatique; ils sont étudiés dans le Cours sur les Interférences et la Diffraction. Je résume seulement les résultats.
1 0 — Échelles des teintes de Newton.
En très grand nombre de phénomènes d'interférence (franges de Fresnel, anneaux de Newton, compensateurs de Babinet et de Bravais), obtenus à partir de la lumière blanche , fournissent deux séries de teintes qu’on appelle échelles de Newton et qui sont définies par les expressions symboliques (rigoureuses ou approchées suivant les cas).
Cj^: J cos^.dX, C z—f sin 2^.dX,
X est la longueur d'onde; A est un paramètre variable d’une teinte à l’autre.
La première expression signifie qu’on superpose les radiations qui composent la lumière blanche, après avoir multiplié l’intensité de chacune d'elles par le facteur cos2(t:A : X), où A est une constante.
Pour chaque valeur de A, on a une teinte particulière.
En faisant varier A de 0 à une certaine limite supérieure que nous allons voir, on obtient une échelle de teintes.
Les deux échelles sont complémentaires, c’est-à-dire donnent du blanc par leur superposition.
En effet prenons la même valeur de A pour les deux échelles.
On a le blanci§ 209) :
Ct H- C2 =
VISION COLORÉE
C’est du reste évident d’après la manière dont on obtient simultanément les teintes des deux échelles et la supposition que l’énergie se conserve.
Si l’on part d’une lumière colorée, les échelles ont les expressions symboliques :
C, = f A cos-^é .dl, C,==f A sin2^ . dl.
Les A représentent les intensités relatives des diverses radiations dans la lumière employée; ce sont des fonctions de la longueur d’onde.
On réalise ainsi une infinité de système de deux échelles complémentaires par rapport à la lumière employée :
2° — Échelles obtenues a l’aide d’un quartz plan parallèle taillé
