La vision et la perception des couleurs







Cours de physique – niveau classe de première S –  partie « Couleurs et images » (optique)

La lumière visible

Les lumières colorées visibles sont constituées d’ondes électromagnétiques dont la longueur d’onde varie sur un intervalle allant d’environ 400 nanomètres à 800 nanomètres. Cet intervalle est celui correspondant aux radiations que l’oeil humain peut détecter, il coïncide à l’intervalle de longueur d’onde pour lequel l’intensité de la lumière solaire est maximale. L’évolution nous a donc doté d’une vue adapté à la lumière du Soleil, si notre étoile avait eu un spectre différent, notre sensibilité visuelle aurait également été différente.

La réception de la lumière par l’oeil

La lumière que reçoit l’oeil humain traverse le cristallin et l’humeur vitrée puis forme une image des objets observés sur la rétine. C’est sur cette dernière que se trouvent des cellules photoréceptrices sensibles à la lumière visible qui produisent des signaux nerveux transmis au cerveau, ce dernier les « interprète » pour produire l’image finale.

Coupe de l'oeil humain

Cônes et bâtonnets : les cellules photoréceptrices de l’oeil humain

Les cellules photoréceptrices de la rétines sont de deux sortes : les bâtonnets et cônes.

Les bâtonnets sont essentiellement sensibles à l’intensité lumineux tandis que les cônes sont sensibles à la couleur.

Il existe trois sortes de cellules photoréceptrices de type « cône » :

  • La première détecte les lumières de faibles longueurs d’ondes correspondant essentiellement à des couleurs bleues.
  • La seconde détecte des lumières colorées vertes.
  • La troisième détecte des lumières colorées rouges et proches du rouge.

Vision trichromique (ou trichromatique) et synthèse additive

L’oeil humain combine les signaux transmis par les trois variétés de cônes pour induire une sensation visuelle qualifiée de « couleur », propre à chaque longueur d’onde du spectre visible. Les couleurs auxquelles sont sensibles les trois sortes de cônes constituent les couleurs primaires de la vision humaine (le vert, le bleu, le rouge) : on dit que cette vision est trichromique.  La combinaison des couleurs primaires avec des intensités relatives variable permet d’obtenir l’ensemble des couleurs du spectre visible.



Daltonisme et autres défauts de la perception des couleurs

Il arrive chez certaines personnes que l’une des sortes de cône ne soit pas fonctionnelle ce qui limite la perception des couleurs. Ce défaut est appelé « daltonisme » en hommage à John Dalton (qui est aussi un éminent chimiste à l’origine de la modernisation de la théorie atomique), le premier à avoir décrit ce défaut de la vision. Un daltonien n’a pas accès à l’ensemble des couleurs du spectre visible, certaines d’entre elles ne peuvent pas être distinguées.

Plus rarement certaines personnes souffrent d’une défaillance de l’ensemble des cônes : il s’agit de l’achromatopsie. Leur vision ne repose alors que sur les bâtonnets de la rétine qui ne leur permettent pas de percevoir les couleurs mais uniquement différentes nuances de gris.

Inversement, certaines personnes bénéficient d’un type de cône supplémentaire qui leur permet d’avoir une vision en quadrichromie et de percevoir une palette de couleurs nettement plus large.

La vision animale

La plupart des primate et certains autres mammifères sont aussi dotés d’une vision trichromique néanmoins la majorité doit se contenter de la bichromie (vision reposant sur deux sortes de cônes). Par contre les reptiles et les oiseaux peuvent compter sur une vision quadrichromiques (quatre sortes de cônes).


Notions de seconde à réviser


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