Photographie/Rayonnements électromagnétiques/La lumière

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.

Ces 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 est plus dévié que le rouge.

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 !

Spectre lumineux et vocabulaire

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

Explanation: this image was generated based on published data regarding the sensitivities of the cones in the human retina, and the typical colors and the gamma of the R, G, and B components of computer displays. It is designed to look like a flat spectrum (constant power per wavelength interval) with some background illumination. The background illumination (the grey background) is necessary mainly to simulate the effect of short wavelengths, which otherwise would require an impossible negative G component.

The spectrum is somewhat faint because of that is the only way to represent a flat spectrum on an RGB display with the correct intensities at the far violet end of the spectrum. This low intensity causes the yellow-orange region to look brownish, exactly as it would look like in reality.

A large dark background, as below, helps to reduce this perception as brown of yellow and orange. How the image is generated was discussed extensively on Talk:color blindness