Couleurs et colorants

Quelle est la couleur des choses et comment les colorants fonctionnent-ils?

Tout ce que nous voyons est une partie de la lumière qui tombe sur les objets : la partie réfléchie.

La radiation est une forme de transmission de l'énergie qui n'a pas besoin d'un milieu matériel pour se produire. C'est l'énergie qui vient du Soleil, celle des commandes à distance, celle des Ondes radio, etc.

Ces radiations sont transmises comme des ondes ou rayonnements électromagnétiques et, la différence unique entre les rayons infrarouges des commandes à distance, les ondes FM, les rayons ultraviolets ou la lumière visible est la fréquence ou nombre d´oscillations par seconde,  aussi dénommées Hertz (Hz).

Ainsi, nous avons des ondes de quelques centaines d´hertz (ondes radio) jusqu´à des ondes de l'ordre de 1020 Hz : des millions de milliards d´hertz (rayons gamma) générés dans les étoiles et dans des réactions nucléaires.

Des ondes électromagnétiques arrivent de l'espace étant composées de toute la gamme de fréquences exposée plus haut. Le Soleil émet aussi toute la gamme mais il le fait préférablement entre 400 et 900 milliards d´ hertz. L'organisme humain s'est adapté à ce milieu de façon à ce qu'il soit capable de détecter, grâce au sens de la vue, ce rang préférentiel de fréquences. Ces ondes nous les avons nommées lumière. Et non seulement cela, de plus nous distinguons entre les unes et les autres à l'intérieur de ce rang parce que nous les percevons comme des couleurs différentes: des tons rouges de lumière autour de 400 milliards d´ hertz jusqu'aux violets de 900 milliards en passant pour toute la gamme : orange, jaune, verts, bleus, etc.

La structure de l'organe visuel humain est composée de cellules, dites  cônes, situées dans la rétine. Il y a trois types de cônes : les sensibles préférablement au rouge, au vert et au bleu. C´est pour cette raison que nous appelons ces trois couleurs "des couleurs lumière primaires". Le mélange de couleurs lumières primaires se nomme mélange additif. Si on mélange ces couleurs deux à deux on obtient les couleurs secondaires. Les trois ensembles produisent la lumière blanche.

photo 1.

Un détail important à considérer est que chaque couleur peut être obtenue soit avec des ondes de la fréquence exacte correspondante à cette couleur (une lumière mono chromatique), soit avec un mélange d'ondes de différentes fréquences qui produisent le même effet dans les cellules réceptrices et, en définitive, dans le cerveau.

Ainsi, la couleur primaire rouge peut être obtenue avec une lumière de fréquence 4,3 • 1014 Hz ou avec un mélange additif d'ondes, par exemple, entre 4 • 1014 et 5 • 1014 Hz, qui produisent le même effet dans notre organisme. La majorité des couleurs que nous voyons sont de mélanges additifs.

Le mélange binaire de couleurs lumière primaires produit :

  • Rouge + vert = jaune

  • Rouge + bleu = magenta

  • Vert + bleu = cyan

La lumière naturelle (solaire) est un cas particulier de lumière blanche. Quand nous permettons que la lumière naturelle pénètre dans une chambre, tous les objets sont exposés à cette lumière, cependant, chaque objet reflète seulement une partie de la lumière qui lui arrive et, de plus, il le fait de préférence par rapport aux fréquences, c’est à dire, il y a des fréquences qui reflètent et d’autres que non. Les fréquences, qui ne sont pas reflétées, sont absorbées par les atomes et les molécules des objets de façon qu'elles gagnent en énergie de vibration, de là que les objets se réchauffent une fois illuminés.

Alors: que ce passe-t-il quand il y a des fréquences de ce mélange "blanc" qui ne sont pas reflétées ? Et bien que les objets ne reflètent plus de lumière blanche. Ils reflètent une "lumière en couleur" et, comme chaque chose reflète une couleur différente, nous sommes capables de distinguer les unes des autres, les contours et les formes, ce qui est assez pratique.

Les colorants sont des molécules d´une certaine complexité capables d'absorber dans les fréquences visibles. La lumière que les objets colorés reflètent est le mélange additif des couleurs non absorbées. On dit que le colorant soustrait (absorbe) certaines fréquences de la lumière qui lui arrive.

Par exemple si la lumière blanche (mélange de rouge, vert et bleu : voir Diagrama_1) arrive à un objet coloré et le colorant absorbe la partie bleue, ce qui sera reflété sera un mélange du rouge et du vert : jaune. Nous aurons ainsi un colorant jaune.

Si un colorant absorbe le bleu et le vert, il reflétera du rouge; on aura donc un colorant rouge. Si un colorant absorbe le rouge, le vert et le bleu, il ne reflète pratiquement rien; nous aurons un colorant noir. (Voir Diagrama_2)



Photo 2

Les couleurs obtenues avec des colorants (par soustraction ou absorption de lumière) sont appelées couleurs pigment. Les colorants qui n´absorbent seulement qu´une couleur lumière primaire produisent ce que nous appelons une "couleur pigment primaire". Nous en avons trois :

  • Jaune : absorbe seulement le bleu (produit un mélange additif de rouge et de vert).

  • Magenta : absorbe seulement le vert (produit un mélange additif de rouge et de bleu).

  • Cyan : absorbe seulement le rouge (produit un mélange additif de vert et de bleu).

On peut mélanger des colorants pour obtenir de nouvelles couleurs. Le jaune est un colorant qui absorbe le bleu et le cyan est un colorant qui absorbe le rouge. Le mélange génère une substance qui absorbe le bleu et le rouge: un colorant vert.

Le mélange de couleurs pigment primaires produit les couleurs lumière primaires, comme on peut le voir dans le Diagrama_3.

Photo 3.

Observez qu'en mélangeant  jaune et magenta, bleu et vert sont soustraits respectivement, on obtient ainsi un colorant rouge. En mélangeant magenta et  cyan, vert et rouge sont soustraits, on obtient un colorant bleu.
Le mélange jaune, magenta et cyan soustrait bleu, vert et rouge, c’est à dire, il absorbe dans tout le rang visible et produit du noir (en réalité on obtient différentes sortes de gris).

Il y a un site interactif disponible où l´on peut faire des mélanges additifs (case supérieure du site appelé "Mélanges de lumière") et des mélanges soustractifs (case inférieure où appelé "Mélanges de peinture"). L'intensité de chacun des primaires est réglée entre des valeurs de 0 à 255. Elle permet aussi d'ajuster le pourcentage de chaque couleur dans le mélange. [voir site]

Donc chaque fois que nous ajoutons un colorant à un mélange nous soustrayons davantage de couleurs à la lumière. C'est pour cette raison que le mélange de colorants est appelé mélange soustractif. Prochainement nous allons publier un article avec un exemple pratique de mélange de teintures appliquées à un tissu en polyester.

Salvador J. Ros Turégano

Traduit de l'espagnol vers le français par Anne Marie Gutiérrez et Isabel Alemany 

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