Il ne faut pas confondre la luminosité c’est-à-dire la qualité de ce qui est lumineux et la couleur qui est la sensation visuelle associée aux longueurs d’onde de la lumière visible reçue par l’œil.
La rétine de l’œil capte donc la lumière grâce aux photorécepteurs : les cônes et les bâtonnets. Les bâtonnets enregistrent l’intensité globale de la lumière et les cônes sont sensibles à des gammes de longueurs d’ondes différentes. Le cerveau se charge de faire une synthèse des informations données par ces cellules et la traduit par une couleur.

L’œil humain possède 3 types de cônes, chacun sensible à une gamme particulière de longueurs d’onde, qui sont dans l’ordre croissant des longueurs d’onde : le violet et le bleu, le vert, le jaune et le rouge. Selon le degré d’excitation de deux types de cônes voisins, on obtient les différentes nuances intermédiaires. L’œil humain est donc capable de distinguer plusieurs centaines de nuances, en particulier dans le vert, auquel il est très sensible. Notre sensibilité visuelle, du fait de la possession de 3 types de cônes, est dite trichromatique.


Mais les couleurs qui correspondent aux différentes longueurs d’ondes ne sont pas les mêmes que celles que l’on désigne au final comme étant les couleurs d’un objet. On a l’habitude de dire qu’il y a la couleur du physicien et la couleur du peintre.

Cette différence peut se mettre facilement en évidence. Pour le peintre, les trois couleurs primaires sont : le jaune primaire, le bleu (appelé aussi le cyan) et le rouge (appelé aussi le magenta). Pour le physicien, toute la gamme de couleurs rencontrées dans la nature peut être obtenue en mélangeant selon des proportions variables trois couleurs, le rouge, le vert et le bleu, appelées couleurs fondamentales, (ou couleurs primaires additives). Ainsi la lumière jaune est obtenue par l’addition de la lumière rouge et de la lumière verte. En peinture le mélange du rouge et du vert n’a jamais permis d’obtenir du jaune. Autre exemple, le mélange en proportions égales des trois couleurs fondamentales permet d’obtenir ce qu’on appelle la lumière blanche.


Isaac Newton décomposa en 1666 la lumière blanche du soleil en ses différentes composantes colorées à l’aide d’un prisme puis la recomposa à l’aide d’un second prisme. Mais ce phénomène se produit également naturellement. L’arc-en-ciel en est l’illustration parfaite. En effet, la lumière solaire est dispersée en rayons de différentes longueurs d’onde et donc de différentes couleurs distinctes par les gouttelettes de pluies agissant alors comme des prismes.

Cet aspect trichrome (c’est-à-dire obtenu par trichromie) de la lumière a été découvert au début du XIXeme siècle par le physicien anglais Thomas Young. Il est le premier à énoncer les lois de la théorie trichromatique de la synthèse de la lumière. La trichromie est le principe physique selon lequel toute couleur perçue par l’œil peut être restituée en mélangeant de manière appropriée les trois couleurs fondamentales, le rouge, le vert et le bleu ou encore les trois couleurs complémentaires, le cyan ( bleu-vert), le magenta (rouge violacé) et le jaune. En effet il faut noter aussi que la lumière blanche peut être également obtenue par addition de deux couleurs seulement, soit le jaune et le bleu, soit le rouge et le cyan (bleu vert), soit encore le vert et le magenta (rouge violacé). Ces paires sont appelées couleurs complémentaires. La lumière émise ou réfléchie par un objet est donc rarement issue d’une seule longueur d’onde. La couleur de l’objet est dite alors complexe, à l’inverse elle est dite pure.

Nous avons vu précédemment l’existence des couleurs fondamentales, appelées aussi couleurs primaires additives. Mais il faut savoir, que dans la nature, la plupart des couleurs sont dues non à des additions de longueurs d’ondes mais plutôt à des soustractions. En effet les pigments de certaines matières absorbent plus ou moins certaines longueurs d’onde et en laissent passer plus ou moins fortement d’autres. Ainsi le magenta s’obtient à partir de la lumière blanche en supprimant la composante verte. Le jaune en soustrayant le bleu et le cyan en supprimant la composante rouge. Magenta, jaune et cyan sont donc appelés couleurs primaires soustractives, et, étant très souvent présentes dans la nature, elles correspondent bien, en effet, aux couleurs primaires du peintre. En proportions variables, la combinaison de ces couleurs permet de composer toutes les nuances possibles de couleurs. En revanche si elles sont mélangées toutes les trois en proportions égales, elles produisent une teinte très foncée, proche du noir.

On peut donc être peintre sur chevalet ou peintre de lumière, l’important est de savoir mélanger ou juxtaposer les couleurs pour obtenir l’effet désiré.


Ainsi on observe une immense palette de couleur de part les phénomènes d’absorption, de transmission, de réflexion, provoquant les additions et les soustractions de couleurs. Certains objets peuvent même changer totalement de couleur, qu’on les observe en lumière transmise ou en lumière réfléchie. Par exemple, une mince feuille d’or est jaune en lumière réfléchie mais parait verte lorsqu’elle est éclairée en lumière transmise c’est-à-dire en transparence.

Mais il existe encore d’autre mécanisme qui modifie les couleurs. Certaines colorations sont dues à des phénomènes de diffusion. L’une des plus connues est la diffusion de la lumière par les molécules de gaz de l’atmosphère : cette diffusion moléculaire est importante pour les faibles longueurs d’ondes, donc pour le bleu et très faible pour les grandes longueurs d’ondes c'est-à-dire pour le rouge. Ainsi le ciel nous parait bleu.

On retrouve ce phénomène de diffusion dans le domaine artificiel, comme par exemple au cinéma. Le faisceau lumineux du projecteur nous apparaît bleu, en raison de la présence de poussières et de fumée dans l’air qui diffusent les rayons bleus. On parle dans ce cas de diffusion particulaire.


On estime le nombre de couleurs perçues par l’homme, grâce à sa vision trichromatique, à environ 3 milliers. Le cerveau n’a plus qu’à associer ces couleurs à des évènements et les couleurs se situent dans les modalités les plus importantes de la vision.


On voit alors apparaître le rôle de l’environnement dans les différences de vision. En effet la vision des esquimaux est différente de la notre ne serait-ce que par leur vision du blanc. Il possède dans leur langage de nombreux noms pour qualifier chaque différence de blanc qui les entourent alors qu’habitant en France, notre langage ne possède qu’un nom et, nous ne sommes pas capable de différencier les nombreuses teintes de blanc comme le font les esquimaux.

Mais cette grande diversité de couleur n’est pas détaillée. Les termes pour désigner une couleur ne sont que globaux ; un rouge vif et un rouge un tout petit peu plus foncé sera désigné quand même par la couleur rouge. Ce sont donc des notions subjectives. Or pour le scientifique ou le coloriste il est important de définir une couleur objectivement et avec un langage commun. Les couleurs furent donc classées, par le système de la colorimétrie, qui permet de définir une couleur selon 3 critères : la teinte (c'est-à-dire le nom que l’on donne par le langage à une couleur sans préciser s’il s’agit d’une couleur intermédiaire ou non), la saturation (la quantité de blanc dont est lavée la couleur pure désignée par la teinte) et la luminosité (quantité de lumière perçue).


Notre perception de la couleur dépend de deux facteurs : la valeur des longueurs d’onde reçues mais aussi l’intensité de lumière renvoyée par tous les points d’un objet. La vision des couleurs se construit donc à partir de la sensation donnée par les cônes et celle donnée par les bâtonnets. Après avoir analysé les informations relatives aux deux facteurs, le cerveau déduit la couleur réelle de l’objet. Mais cette couleur « réelle » subit tant de fois de modifications que finalement la couleur d’un objet est subjective. On peut même dire que les couleurs n’existent pas, et que seuls les rayonnements électromagnétiques sont réels.