(S-4) Les multiples couleurs de la lumière solaire

Couleurs : De quoi s'agit-il ?

    [ C' est pourquoi un objectif en verre simple présente plusieurs foyers correspondants aux différentes couleurs, à des distances différentes,. A l'époque de Newton, un astronome manipulant son télescope et essayant d'obtenir l'image d'une étoile dans le jaune, ne parvenait qu'à une image brouillée par l'addition des images du rouge et du vert, non mises au point. Newton pensait le problème insoluble, et inventa le télescope, une nouvelle conception basée non plus sur les lentilles mais sur les miroirs concaves (qui reflètent toutes les couleurs de façon identique). Par la suite, on a réalisé en combinant différentes variétés de verre des objectifs dont le foyer est commun à toutes les couleurs. Actuellement, les appareils-photo, les projecteurs et certains petits télescopes découlent de ce principe. Cependant, les grands télescopes modernes suivent tous le concept de Newton et utilisent des miroirs. ]

Perception des Couleurs

    Même après avoir été décomposé, l'arc-en-ciel aux multiples couleurs posait toujours des problèmes aux scientifiques. Le physicien écossais James Maxwell, également à la base des premières équations de l'électricité, et des ondes électromagnétiques (voir la Section S-5). résolut l'énigme vers 1860. (portrait à gauche). Maxwell, encore étudiant, mit en évidence deux sortes de couleur en fonction de leur perception par un instrument ou par l'œil humain

1. "La "couleur spectrale," c.-à-d. le mélange de certaines couleurs de l'arc-en-ciel. La proportion de chacune de celles-ci peut être déterminée en décomposant le faisceau avec un prisme.

2. "La "Perception des couleurs", que l'œil humain transmet au cerveau. .

    Les instruments construits avec des prismes (les "spectrographes")montrent que l'œil humain peut se tromper : l'œil peut voir de façon identique différents mélanges de couleurs de l'arc-en-ciel .

    Notre œil possède trois types de cellules photosensibles, chacune correspondant à une couleur précise - l'une correspond au rouge, une autre au vert et la troisième au bleu. Notre cerveau synthétise les signaux de ces 3 zones de couleur, et peut même voir le brun, le vert olive, et d'autres couleurs absentes de l'arc-en-ciel. Certaines variétés de ces cellules manquent aux daltoniens et ceux ci vivent dans un monde d'où certaines couleurs sont absentes, (ou même sans couleur du tout pour ceux qui n'ont qu'un type de cellule). Cette "achromatopsie" est beaucoup plus répandue chez les hommes que chez les femmes. Il arrive par ailleurs rarement que des yeux aient quatre types différents de cellules réceptrices. Le commun mortel ne peut qu'imaginer les couleurs que ces femmes peuvent voir ! (pour en savoir plus, cliquez Ici.)

    Les trois "couleurs primaires", rouge, vert et bleu , sont à la base de la TV couleur et des imprimantes couleur : ces dispositifs sont capables de représenter les couleurs perçues par nos yeux, et ne reproduisent pas uniquement les couleurs du spectre.Ici un programme sur les combinaisons des 3 couleurs, utilisant le contrôleur de couleur de votre ordinateur. Si vous connaissez le langage Web, vous pouvez essayer un autre programme, mis en lien à la fin de cette page. .

Le Spectre

    (1) Dans la lumière émise par les solides, les liquides ou les corps gazeux étendus et denses tel le soleil les couleurs sont réparties sans discontinuité . Leur distribution exacte ("spectre du corps noir ") dépend de la température du corps qui les émet : une main assez chaude rayonne le plus souvent dans l'infrarouge, une barre de fer " rouge " est rouge cerise , un filament d'ampoule électrique est jaune lumineux, et la lumière du soleil est blanc " chaud ".

    [ Il en est de même pour la distribution des rayonnements micro-onde laissés par le "big-bang" du début de l'univers, observé par le satellite COBE, " explorateur du fond cosmique " de la NASA. Lorsque le spectre observé par COBE fut montré pour la première fois à un comité d'astronomes, il a causé un grand émoi. Généralement les valeurs sont enregistrées avec une marge d'erreur expérimentale, mais ici elles concordaient de si près avec la courbe théorique que les participants pensèrent que les présentateurs avaient d'abord placé leurs points sur la courbe.]

La nature ondulatoire de la lumière

    Les physiciens utilisent divers instruments pour mesurer l'exacte longueur d'onde de la lumière. Les étudiants se servent le plus souvent d'un réseau de diffraction, un plan très finement rayé de cannelures parallèles séparées par une distance constante ( des "râpes"). Un modèle en plastique peu coûteux est fourni par la reproduction des stries à partir d'une matrice en métal et montées sur un cadre de carton, comme les diapositives. L'onde incidente rebondit dans l'intervalle des cannelures et est légèrement déviée, selon un angle dépendant de sa longueur d'onde. D'après la valeur de cet angle et de celle de l'espacement, on peut calculer la longueur d'onde. Ainsi ces "râpes" peuvent elles séparer un faisceau de lumière dans les couleurs du prismes et sont souvent utilisées comme spectroscope.

    [Eclairées de côté et posées sur une surface réfléchissante, ces "râpes" étincellent en de nombreuses couleurs, se transformant en bijoux de pacotille pour vêtements courants. Le même processus est responsable des reflets des disques - laser utilisés pour enregistrer de la musique ou des données dans les ordinateurs, qui contiennent aussi beaucoup de cannelures serrées et parallèles. ]

Les Spectres

        Par ailleurs, la lumière du soleil contient également beaucoup de raies d'émission lumineuses, caractéristiques de l'hydrogène, du calcium et d'autres éléments. Une ligne jaune, découverte en 1868, a d'abord été identifiée comme celle du sodium, mais n'avait ni la fréquence appropriée ni le spectre d'une substance connue. L'astronome britannique Norman Lockyer a finalement suggéré qu'il s'agissait d'une nouvelle substance, inconnue sur terre, et il avait raison : l'"hélium" (de "helios", soleil) n'a ensuite été identifié sur terre qu'en 1895, par William Ramsay qui l'a isolé ultérieurement.

En savoir plus

        http://umbra.nascom.nasa.gov/images/ est un choix utile pour s'informer sur le soleil. Il présente les plus récentes images du soleil, en provenance de divers observatoires. Les images sont prises à travers des filtres dans les gammes étroites de couleur émises par les substances choisies (c.-à-d. les"lignes spectrales"), et montrent beaucoup de détails sur les régions solaires actives.