Couleur et Art

Un colorant est une espèce chimique soluble dans le milieu qu’il colore. Il est utilisé comme base pour les teintures. Le plus vieux colorant connu est l’indigo. Il était utilisé pour colorer les draps en bleu au Moyen Age. Aujourd’hui, il est utilisé pour colorer les jeans.
Il fût d’abord extrait à partir d’une plante, le pastel. Il est aujourd’hui obtenu par synthèse chimique. C’est le cas aujourd’hui de la plupart des colorants. Les colorants naturels sont d’origine végétale (carotte, betterave, garance, …) ou animale (purex pour le pourpre, cochenille pour le carmin, …).

Un pigment est une espèce chimique insoluble qui se présente sous la forme d’une poudre finement broyée. Il est utilisé comme base colorante pour les peintures. Les pigments naturels sont d’origine minérale (ocres, …). De nombreux pigments sont aujourd’hui produits de façon synthétique.
Les différents types de peinture connus sont produits en mélangeant un pigment finement broyé avec un liant (huile ou eau) additionné ou non de résine ou de gomme.

La couleur est obtenue en mélangeant un ou plusieurs colorants ou pigments. Elle peut être dépendante de différents paramètres.

• Influence du milieu :
Pour l’expérience, on utilise le sulfate de cuivre qui se présente sous la forme d’une poudre bleue.
Approche expérimentale :
On dilue du sulfate de cuivre dans différents solvants. Les résultats obtenus sont présentés dans le tableau suivant :


• Influence du pH
Le chou rouge contient un colorant qui confère une couleur violette à l’eau dans laquelle on le chauffe.
Approche expérimentale :
On ajoute quelques gouttes de cette eau colorée à des solutions de pH différents. Les résultats obtenus sont présentés dans le tableau suivant :


• Influence de la température
L’ocre est un pigment naturel d’origine minérale. Il doit sa couleur jaune à la présence de limonite.
Approche expérimentale :
On chauffe à différentes températures de la poudre d’ocre. On constate qu’à moins de 300°C, l’ocre est jaune, à 300°C l’ocre devient orange et à 950°C, l’ocre est rouge. Ces différences de couleur s’expliquent par les différences de teneur en eau de l’ocre suite au chauffage.

Ainsi, la couleur obtenue en mélangeant des colorants ou des solvants peut varier selon les caractéristiques du milieu (type de solvant, pH) et des paramètres extérieurs (température, luminosité).
On peut donc modifier la couleur en changeant ces paramètres. Ce procédé est appelé transformation chromatique.

Le cercle chromatique est une représentation conventionnelle circulaire des couleurs. Sur ce cercle, les couleurs sont ordonnées comme dans l’arc en ciel.
Deux couleurs opposées symétriquement sur le cercle sont dites complémentaires. Ainsi, le vert est complémentaire du magenta, le rouge est complémentaire du cyan, et le bleu est complémentaire du jaune.

La lumière blanche du Soleil résulte d’une superposition d’une infinité de radiations. Elle est dite polychromatique. Lorsqu’on lui fait traverser un prisme, elle se décompose en plusieurs rayons de couleur dont l’ordre correspond à celui du cercle chromatique.

La synthèse additive consiste en la superposition de rayons lumineux colorés afin de produire de nouvelles couleurs.
Approche expérimentale :
Considérons un écran.
• En absence de lumière, l’écran est noir.
• Si on éclaire cet écran avec des faisceaux lumineux de couleurs différentes on observe qu’il est possible de créer de nouvelles couleurs lorsque les faisceaux se superposent :

Les couleurs Vert, Bleu et Rouge sont appelées couleurs primaires.
Lorsqu’on superpose les couleurs primaires on obtient les couleurs complémentaires :

Bleu + Vert = Cyan complémentaire du Rouge
Bleu + Rouge = Magenta complémentaire du Vert
Rouge + Vert = Jaune complémentaire du Bleu


La superposition des trois couleurs primaires permet d’obtenir le Blanc. On constate que le Blanc peut être aussi obtenu en superposant deux couleurs complémentaires. Toutes les autres couleurs peuvent être obtenues en superposant dans des proportions différentes les couleurs primaires.

Où trouve-t-on une application de la synthèse additive des couleurs ?
Si on observe de près un écran d’ordinateur ou de téléphone portable on constate que l’image est formée de millions de points lumineux, les pixels. Chaque pixel est constitué de trois « sous-pixels » colorés (vert, bleu et rouge). Ces points lumineux vont s’allumer ou s’éteindre et les lumières émises en se superposant vont former une image et lui donner sa couleur.

Dans le cas de la vision, les cônes de la rétine sont sensibles aux trois couleurs primaires. Lorsqu’ils sont stimulés par l’une de ces couleurs ils envoient l’information nerveuse au cerveau qui reconstitue l’image en additionnant les couleurs.

La synthèse soustractive consiste à superposer des filtres sur le trajet de la lumière blanche afin d’en soustraire les couleurs. Par ce procédé, on peut obtenir de nouvelles couleurs.
En synthèse soustractive les couleurs dites primaires sont le cyan, le magenta et le jaune. Si on superpose trois filtres correspondant chacun à l’une de ces couleurs on obtient du noir :


Les filtres absorbent la lumière dont ils sont complémentaires sur le cercle chromatique.

Le filtre Magenta absorbe le Vert et laisse passer le Rouge et le Bleu
Le filtre Cyan absorbe le Rouge et laisse passer le Vert et le Bleu
Le filtre Jaune absorbe le Bleu et laisse passer le Vert et le Rouge

Ainsi, un objet a la couleur des radiations qu’il renvoie OU la couleur complémentaire des radiations qu’il absorbe.

Où trouve-t-on une application de la synthèse soustractive des couleurs ?
Le fonctionnement des imprimantes couleurs est basé sur le principe de la synthèse soustractive. Les couleurs qui se superposent sur la feuille lors d’une impression filtrent la lumière blanche émise par la feuille. L’obtention d’une grande variété de couleurs repose sur la superposition des couleurs primaires dans des proportions différentes.
Les peintres basent le choix de leur couleur sur ce procédé. Ils superposent des couleurs afin de filtrer la couleur blanche de la toile. Par contre, ils évitent les mélanges de couleurs trop complexes qui pourraient aboutir à des couleurs trop sombres.