SL-Thème 2 : Quel est l’apport des sciences

dans une œuvre d’art ?

Séance n°5 et 6 :

La vision des

couleurs

I – Le principe (simplifié) de la vision

• La cornée est une membrane transparente qui oriente les rayons lumineux vers le centre de l’œil.

• Le cristallin est une lentille biconvexe ( qui possède deux surfaces arrondies, bombées ) qui met en place

l’image et la retourne. Il ne capte pas les ultraviolets car il n’est pas assez transparent.

• L’iris s’agrandit ou se rétrécit pour pouvoir recevoir la quantité nécessaire de lumière. Plus il fait sombre, plus il

s’agrandit.

• La rétine transforme les rayons lumineux en excitations physiologiques qui sont transmises au nerf optique par

l’intermédiaire de liaisons nerveuses. Elle est formée de trois couches distinctes. La première est composée de

cônes et de bâtonnets. Les bâtonnets permettent de distinguer les lumières de faible intensité. Au contraire, les

cônes distinguent la lumière vive. Ces cônes permettent de reconnaître les couleurs. La seconde couche est

appelée tâche jeune ou fovéa et elle permet de déterminer le mouvement et le détail des couleurs. La troisième

couche est formée d’un grand nombre de cellules ganglionnaires terminées par des fibres nerveuses reliées entre

elles : c’est le nerf optique.

• Le nerf optique apporte l’influx au cerveau où il est transformé en sensations chromatiques qui est à l’origine de

la vue. Le cerveau reconstitue la sensation visuelle en couleur et en profondeur.

SCHEMA DE L’OEIL

Comment se fait-il que nous puissions voir des objets orange, jaune, violet…alors que nous n’avons pas de récepteurs correspondant à ces couleurs ?

Nous avons utilisé un dispositif de lumière accompagné de filtres de couleur qui sont le rouge, vert et le bleu. Ces couleurs sont qualifiées de primaires par les physiciens. Comme nous avons superposé des lumières entre elles, on appelle cela la synthèse additive. Nous avons superposé les couleurs et observés les résultats :

- Les filtres bleu et rouge ont donné du magenta

- Les filtres vert et bleu ont donné du cyan

- Les filtres rouge et vert ont donné du jaune

- Les filtres rouge, vert et bleu ont donné du blanc

II – Retour à la peinture

Léonard de Vinci propose une palette du peintre composée de couleurs primaires (blanc, jaune, cyan, rouge, noir) (selon lui) et il hésite à y inclure le vert car il peut l’obtenir par mélange du bleu et du jaune. Cependant, les couleurs énoncées précédemment ne sont pas les couleurs primaires étudiées ultérieurement. De plus, le vert ne peut pas être obtenu en superposant de la lumière bleue avec de la lumière jaune. En effet, on obtient du blanc. Léonard de Vinci ne parle donc pas de la même synthèse de couleur que nous, puisque pour obtenir du vert avec du bleu et du jaune, il faut que ces deux filtres se superposent et non les lumières. Il est alors question de la synthèse soustractive.

Expérimentalement, nous avons obtenu en superposant les filtres suivants :

- Jaune et cyan : vert

- Jaune et magenta : rouge

- Cyan et magenta : bleu

- Jaune, magenta et cyan : noir

Remarque : Les couleurs primaires du peintre sont les couleurs secondaires ou complémentaires pour le physicien.

III – Un peintre très scientifique :

Georges Seurat (1859-1891)

Tout d’abord, parlons des travaux de James Clerk Maxwell (1831-1879) sur la couleur. En effet, en 1857, il proposa une nouvelle manière de répartir les couleurs, qu’on nomme aujourd’hui « triangle de Maxwell ». A chaque sommet de ce triangle, se trouvent les trois couleurs primaires qui sont le rouge, le bleu et le jaune. Il indique la proportion nécessaire de chaque primaire en fonction de la position de la couleur qui résulte de ces primaires au sein du triangle. Maxwell voulait distinguer les informations de luminosité et de chromaticité. L’intensité lumineuse des couleurs primaires s’exprimaient par la représentation de la somme de trois vecteurs dans un cube de l’espace colorimétrique RVB qui est utilisé en informatique. Dans ce volume, on suit le principe de la synthèse additive, c’est-à-dire que le mélange de deux couleurs va donner une couleur résultante deux fois plus lumineuse. Cette addition des luminosités est matérialisée dans le cube par des cercles plus ou moins gros selon leur luminosité. Pour ne plus avoir cette variation de luminosité, il faut une représentation dans un plan en deux dimensions. Cependant, Maxwell cherche uniquement à indiquer la teinte de saturation d’une couleur qui résulte du mélange de deux ou trois couleurs primaires. De plus, la somme des mélanges ou des coordonnées est toujours égale à 1 ou 100 %. De ce fait, on note le plan r + v + b = 1 ou plan de luminosité constante. Avec la nouvelle notation, nous n’avons plus la notion d’intensités puisque les proportions sont uniquement chromatiques. On n'utilise plus les lettres majuscules R, V, B réservées aux composantes trichromatiques qui désignent l'intensité des primaires, mais on utilise les minuscules r, v, b réservées aux coordonnées trichromatiques qui sont les proportions apportées par les primaires. Cette notation des couleurs est devenue un pilier puisqu'elle va servir de base pour la construction du diagramme de chromaticité de la CIE (Commission Internationale de l'Eclairage).

Le triangle de Maxwell

Remarque : Le triangle de Maxwell possède certaines limitations car un triangle déterminé par trois couleurs uniques ne peut permettre la

représentation de certaines couleurs pures comme dans le spectre de Newton tel que le cyan pur.

Le pointillisme La technique du pointillisme est utilisée en peinture et consiste à peindre des petits points

distincts dans le but de créer une image. Elle a été développée en 1886 et basée sur l’impressionnisme.

Elle repose sur la capacité de l’œil et de l’esprit du spectateur à fondre les taches de couleur dans une

gamme plus complète de tons. Elle est orientée vers le style spécifique du pinceau utilisé. La majorité des

œuvres pointillistes sont faites avec les peintures à l’huile car elles sont épaisses et ont tendance à ne

pas couler. On utilise alors la synthèse additive puisque les points distincts sont côte à côte et non

mélangés et nos yeux les additionnent.

On compte trois grands peintres qui utilisent cette technique tels que :

Georges Seurat (1859-1891) Paul Signac (1863-1935) Henri-Edmond Cross (1856-1910)

La Parade (1889) La Calanque (1906)

Rio San Trovaso, Venise (1904)

IV – La loi des contrastes

d’Eugène Chevreul

Nous avons fait l’expérience de poser un « post-it » jaune au sol sur une feuille blanche A3 que l’on a fixé dessus puis, sans bouger, nous avons observé qu’au bout d’un certain temps, du bleu apparaît autour du « post-it » sur la feuille blanche. Cette apparition est une illusion optique. En effet, lorsqu’on fixe longtemps une image colorée, nos récepteurs saturent et lorsqu’on porte ensuite le regarde sur une surface blanche, on la voit dans les couleurs complémentaires de celles qu’on a fixées.

En peinture, il serait possible de jouer avec ce phénomène en peignant un portrait blanc sur un fond rouge, puis comme avec le « post-it » il faudrait observer longtemps le portrait puis regarder le portrait retransmis à côté du premier et qui aurait un fond blanc où l’on observerait alors un fond vert car le vert est la couleur complémentaire du rouge. On appelle couleur complémentaire d’une couleur, la couleur qui apparait lorsqu’on supprime l’un des trois faisceaux de lumière colorée pour faire de la lumière blanche.

V – Pour aller plus loin, la

couleur des objets Un objet est une source de lumière secondaire et ne peut diffuser que la lumière qu’il

reçoit. De plus, il faut savoir quelles lumières sont diffusées et absorbées par l’objet et l’on étudie

ce phénomène à la lumière blanche. On considère que cette dernière est modélisée par les trois

lumières fondamentales qui sont le rouge, le bleu et le vert.

Schéma de la lumière blanche sur un objet rouge :

On observe que l’objet rouge absorbe les lumières verte et bleue et diffuse la lumière

rouge. Parallèlement, l’objet bleu absorbera les lumières verte et rouge pour diffuser la lumière

bleue et l’objet vert absorbera les lumières bleue et rouge pour diffuser la lumière verte.

Schéma d’une lumière blanche sur un objet jaune :

On observe que l’objet jaune absorbe le bleu et diffuse les lumières verte et rouge. Dans la synthèse additive, ces dernières produisent le jaune. Donc, le cyan absorbera le rouge et diffusera le vert et le bleu, et le magenta absorbera le vert et diffusera le bleu et le rouge.

Schema d’une lumière vert sur un objet jaune :

On observe que l’objet jaune diffuse la lumière verte lorsqu’il est éclairée par une lumière verte, donc l’objet apparaît vert. Un objet jaune éclairé par une lumière rouge diffuse le rouge donc l’objet apparaît rouge. En revanche, l’objet jaune éclairé par une lumière bleue, absorbe le bleu et l’objet apparaît alors noir. Une rose rouge ne pourra pas apparaître magenta car il faudrait que la rose rouge puisse diffuser la lumière bleue au lieu de l’absorber.

Par :

Sarah Garcia S2

Lévrier Noémie S2