Photographie/Rayonnements électromagnétiques/La lumière

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Rayonnements électromagnétiques


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Les trois domaines de la lumière[modifier | modifier le wikicode]

Les radiations lumineuses ont des longueurs d'onde comprises entre 0,0136 et 500 μm. On distingue trois domaines différents :

  • l'ultraviolet qui s'étend de 0,0136 à 0,4 μm,
  • la lumière visible de 0,4 à 0,78 μm
  • l'infrarouge de 0,78 à 500μm.


Analyse de la lumière[modifier | modifier le wikicode]

Analyse lumière blanche.png

Les différentes sortes de radiations peuvent être mises en évidence en décomposant par un prisme de verre ou de quartz la lumière du Soleil ou, en laboratoire, celle d'un arc électrique. Un écran blanc reçoit le spectre de la lumière étudiée, l'œil y voit une bande de teintes saturées où se reconnaissent les couleurs de l'arc-en-ciel.

Hors de la bande visible, l'œil ne perçoit plus rien mais d'autres rayonnements peuvent être mis en évidence. Un thermomètre placé dans la zone rouge indique une élévation de température. Au-delà de la bande colorée, on observe que la température est encore plus élevée, ce qui révèle l'existence du rayonnement infrarouge. De même, au-delà du violet, un écran fluorescent s'illumine sous l'effet des radiations ultraviolettes, comme le font les vêtements en nylon exposés à la lumière noire des boîtes de nuit.


Les photons ultraviolets possèdent individuellement une énergie bien plus grande que celle des photons infrarouges mais le thermomètre n'est pas chauffé de manière significative au-delà du violet. C'est que l'arc électrique, le Soleil et tous les corps chauds usuels émettent l'essentiel de leur énergie sous forme de lumière visible et surtout d'infrarouge. Ce dernier se trouve ainsi qualifié, bien à tort, de rayonnement calorifique.

La déviation des rayons dispersés par le prisme est d'autant plus importante que la longueur d'onde est plus petite. Ainsi, le violet et le bleu sont plus déviés que le rouge.

Dispersive Prism Illustration.jpg

Limites du spectre visible[modifier | modifier le wikicode]

La perception des couleurs peut varier notablement d'un individu à un autre. Sans que l'on sache pourquoi, on observe d'ailleurs beaucoup plus de différences significatives chez les hommes (10 %) que chez les femmes (0,5 %). Pour une même personne, les valeurs relevées peuvent changer en fonction de l'état de fatigue, de l'ambiance lumineuse ou des aliments absorbés dans les heures précédant les mesures.

Les limites du spectre visible sont d'autant plus difficiles à définir que le violet extrême et le rouge extrême sont des couleurs qui nous paraissent sombres, contrairement au jaune-vert qui est la plus claire des couleurs saturées.

Pour toutes ces raisons, la Commission Internationale de l'Éclairage (CIE) a fixé en 1924 les limites du spectre visible à 0,4 µm du côté du violet et 0,78 µm du côté du rouge. Les longues études conduites à l'époque ont abouti à la définition d'un observateur moyen de référence dont les caractéristiques ont été normalisées. La perception de la lumière par l'œil humain est très importante pour les photographes et elle sera étudiée plus loin en détail.

Statistiquement, et sans évoquer ici les cas avérés de « daltonisme », les 10 % de photographes hommes qui perçoivent les couleurs de façon décalée par rapport à la moyenne peuvent se trouver très gênés pour l'exercice de leur art et ceci, aussi bien au laboratoire argentique que devant leur écran d'ordinateur. Un conseil d'ami : en cas de doute sur vos caractéristiques personnelles, il suffit de demander à votre opticien préféré de passer des tests de vision des couleurs, c'est à la fois rapide et indolore ! Il vous proposera sans doute ce genre d'images et vous demandera ce que vous percevez :

Testcol2.png.......... Fichier:Colorblind3.png


Spectre lumineux et vocabulaire[modifier | modifier le wikicode]

La variation des longueurs d'onde de la lumière et des perceptions associées est continue mais il est nécessaire pour la vie pratique d'attribuer des noms aux couleurs et donc de définir les zones correspondantes dans le spectre. Naturellement ce découpage est parfaitement arbitraire et le nombre de zones varie d'ailleurs selon les auteurs, en particulier selon que l'on introduit ou non le bleu-vert et surtout l'indigo, dont l'existence même a fait couler beaucoup de salive et même d'encre.

La nécessité de disposer d'outils de description plus précis et plus fiables se fait sentir dans de nombreuses activités, comme par exemple la mycologie. Lorsque l'excellent Henri Romagnesi parle d'un champignon dont la chair est « épaisse, roussâtre un peu incarnate » ou d'un autre dont les lamelles ont « une couleur blanc crème, puis crème ochracé », il faut que cela « parle » aux amateurs de champignons.

Spectre coloré
Couleur Longueur d'onde Fréquence
Rayonnement infrarouge
Rouge 625–740 nm 480–405 THz
Orangé 590–625 nm 510–480 THz
Jaune 565–590 nm 530–510 THz
Vert 520–565 nm 580–530 THz
Bleu-vert 500–520 nm 600–580 THz
Bleu 450–500 nm 670–600 THz
Indigo 430–450 nm 700–670 THz
Violet 380–430 nm 790–700 THz
Rayonnement ultraviolet
This morning we caught a rainbow.jpg
This morning we caught a rainbow

Un spectre très élaboré[modifier | modifier le wikicode]

Le spectre ci-dessous a été engendré en tenant compte de la sensibilité des cônes de la rétine humaine et des caractéristiques d'affichage des écrans informatiques. La description détaillée du processus de création est décrite dans la wikipédia anglaise (cliquer sur la bande colorée et suivre le lien Detailed explanation).

Il s'agit ici d'un spectre « plat », ou équiénergétique, correspondant à une puissance rayonnée uniformément répartie dans toute l'intervalle des longueurs d'onde. Le fond gris et l'entourage noir sont placés là volontairement pour améliorer la perception des couleurs les plus sombres.

Spectrum441pxWithnm.png

Il apparaît clairement sur cette image que le spectre de cette lumière blanche peut être considéré comme comportant, grosso modo, trois parties rouge, verte et bleue d'importance à peu près égale.

Images en attente[modifier | modifier le wikicode]


Rayonnements électromagnétiques