Comment pouvons nous percevoir les couleurs ?

Si nous percevons le monde qui nous entoure paré d’une infinité de nuances de couleurs, c’est grâce à la lumière du jour. En effet, cette lumière qui nous parvient grâce au soleil, de manière directe, ou par des rayonnements diffus dans l’atmosphère, est composée d’une infinité d’ondes électromagnétiques.

Ces ondes électromagnétiques sont chacune caractérisées par une longueur d’onde, longueur d’onde que nous pouvons calculer en prenant la distance linéaire entre deux phases ondulatoire, comme le montre le schéma ci-dessous :

Mesure d'une longueur d'onde

Nous sommes entourés en permanence par une multitude d’ondes de différentes longueurs. Lorsque la distance entre deux points est la plus rapprochée on parle d’ondes courtes, lorsque cette distance est la plus large on parle d’ondes longues, entre les deux se trouvent les ondes moyennes.

Ces multitudes d’ondes se heurtent aux différents composants qui les entourent, lors de leurs déplacements. Lorsqu’une onde frappe une matière, les molécules qui composent la surface de cette matière vont interagir avec l’onde. Certaines ondes vont être absorbées par la matière, alors que d’autres seront réfléchies à sa surface. Les ondes ayant été réfléchies vont continuer leurs trajectoires jusqu’à l’oeil humain.

Ces ondes vont entrer par la pupille, puis traverser le cristallin et l’humeur vitrée, avant d’arriver sur  la rétine. Sur notre rétine se trouvent plusieurs millions de cônes qui se divisent en trois types distincts, et chacun de ces trois types de cônes va répondre à une gamme particulière d’ondes. Certains cônes sont sensibles aux ondes courtes, d’autres aux ondes moyennes et enfin d’autres aux longues.

Schéma de la réflexion d’une longueur d’onde moyenne dans l’oeil humain

Sur cette image nous observons que seuls les cônes les plus sensibles aux longueurs d’ondes moyennes vont réagir avec l’onde venue les frapper. Les cônes vont ensuite transformer ces ondes en influx nerveux, qui sera à son tour transporté jusqu’au cerveau par le nerf optique.

C’est le cerveau qui va ensuite interpréter l’information, et transformer cet influx nerveux en une sensation colorée.

Nous savons que les ondes de longueur moyenne sont interprétées par le cerveau comme étant une teinte de vert, les ondes courtes de bleu et les longues de rouge.

Cette perception que nous avons de la couleur est dûe aux propriétés spécifiques des molécules composants la surface de la matière, qui réfléchissent la lumière.

Notre vision des couleurs est d’une richesse presque infinie en nuance, car toute une gamme d’onde de différentes longueur d’onde entrent en même temps dans notre oeil, faisant ainsi réagir à des degrés différents une multitude de cônes.

Si par exemple des ondes courtes et longues parviennent à l’oeil en même temps, les deux cônes sensibles à ces longueurs d’onde vont répondre simultanément et Le cerveau interprétera alors le résultat comme une superposition égale de rouge et de bleu, ce qui produira une teinte de magenta.

Le spectre électromagnétique regroupe toute une gamme de longueurs d’ondes qui existent autour de nous, dont l’immense majorité sont invisibles pour l’oeil humain. Seule une infime partie de ce spectre, dit le spectre visible, correspond aux longueurs d’ondes perceptibles par l’œil humain :

Schéma du spectre électromagnétique

Ce spectre visible par l’oeil humain est compris dans une fourchette d’ondes transmisent par l’atmosphère et dont les mesures obtenues dans le vide se situent entre 380 et 780 nanomètres (nm). On peut voir sur le schéma ci-dessous la correspondance entre la longueur d’onde et la couleur :

Schéma du spectre visible

Les différentes longueurs d’ondes correspondent donc à des caractéristiques physiques de la couleur, alors que les différentes teintes produites par le cerveau correspondent aux caractéristiques psychologiques de la couleur.

La façon dont on perçoit une couleur va dépendre aussi de deux autres facteurs : la saturation et la luminosité, qui tout comme la teinte, sont des caractéristiques psychologiques.

Pour la saturation, plus il y a de longueur d’onde autres que la dominante qui sont réfléchies en grande quantité, moins la couleur est saturée. Si toutes les ondes sont présentes en même quantité, on perçoit une tonalité de gris. A l’inverse moins il a d’autres longueurs d’ondes présentes plus la couleur est saturée.

On perçoit donc une teinte saturée comme une couleur vive et intense tandis qu’une teinte moins saturée nous apparaîtra plus fade et grise.

La luminosité fonctionne de manière similaire ; c'est la quantité d’onde totale qui est prise en compte c’est à dire plus il y a d’ondes plus c’est lumineux.

Si toutes les longueurs d’onde sont présentes en pleine quantité on perçoit du blanc, et moins il y a d’ondes moins c’est lumineux. A l’extrême si toutes les ondes sont absorbées par les molécules de l’objet, et qu’aucune n’est réfléchie, la sensation colorée obtenue est du noir.

En conclusion nous pouvons dire que la teinte, la saturation et la luminosité sont les trois paramètres qui permettent à notre cerveau de traduire les différentes caractéristiques des ondes en une sensation psychologique.

Ce sont ces trois facteurs qui nous permettent de profiter d’une infinité de nuances de couleurs pour percevoir le monde qui nous entoure.