Tout d’abord, les rayons lumineux nous proviennent directement du rayonnement du soleil; la portion de ce rayonnement faisant partie d’un domaine, que notre œil capte, c’est-à-dire « le domaine du visible » que nous appelons plus communément la lumière blanche,et qui contient des ondes s'échelonnant de 380 à 780 nm. Cette lumière est captée par les différents objets qui nous entourent ; ceux-ci nous renvoient à leur tour un rayon lumineux particulier dépourvu des couleurs qu’ils ont absorbés.
I) Le spectre de la lumière blanche
C'est en 1666, en Angleterre qu'Isaac Newton
va réaliser une expérience qui sera à l'origine de toutes les théories
concernant la lumière et la couleur. Dans sa chambre obscurcie il fit passer au
travers d'un volet percé, "un" rayon de lumière blanche. Il plaça un prisme de
verre sur la trajectoire de ce rayon, puis eut l'idée de placer une feuille
blanche comme "écran de projection". A ce moment apparût un ensemble de couleurs
contiguës, ou spectre de lumière. Pour Newton c'est le prisme qui a décomposé la
lumière du soleil (dite blanche) en un éventail de lumières colorées.
Ce phénomène par lequel la lumière change de direction lorsqu'elle passe d'un
milieu transparent à un autre, s'appelle la réfraction. La réfraction est la
déviation des rayons lumineux passant obliquement d'un milieu transparent dans
un autre.
Cette expérience du « prisme de Newton » permet d’étudier le spectre de la lumière blanche : en effet, celle-ci est composée de différents rayons lumineux colorés. La lumière colorée de ceux-ci est une lumière monochromatique, c'est à dire qu'elle est constituée d'une seule couleur. A toute radiation monochromatique est associée une longueur d'onde précise qui s'exprime en nanomètres. Ces longueurs d'ondes varient sans discontinuité dans l'ordre croissant commençant du violet pour en arriver graduellement au rouge. Par une déviation rapide du spectre, cela nous permet de distinguer six couleurs principales: le violet, le bleu, le cyan, le vert, le jaune et le rouge. Le magenta ne figure pas dans le spectre car il ne s'agit pas d'une couleur monochromatique, mais d'un résultat de deux zones du spectre: celle du rouge et celle du bleu. D'une façon pratique on peut facilement distinguer trois régions du spectre qui recouvrent chacune environ un tiers de toute son étendue. Chaque région est alors identifiable par la couleur dominante de chaque tiers, à savoir le bleu, le vert et le rouge, que l'on peut également appeler couleurs primaires. Le spectre de la lumière est aussi obtenu avec un dispositif appelé spectroscope à prisme. Ainsi chaque couleur possède une longueur d’onde qui définie son angle de réfraction et permet donc d’apercevoir le spectre lumineux sans discontinuités.
Le prisme extrait les différentes ondes de la lumière blanche, permettant à nos yeux de voir ce qu’ils ne peuvent percevoir lorsque ces ondes sont mélangées.
La synthèse
additive des couleurs consiste en l'association totale ou partielle des trois
couleurs de base du spectre visible, à savoir le bleu, le vert et le rouge, et
permet de créer par addition des longueurs d'ondes l'ensemble des couleurs que
l'oeil humain peut percevoir. Pour prouver cela, il nous suffit d'avoir trois
projecteurs munis de filtres bleu, vert et rouge, à l'aide desquels on doit
éclairer un écran noir de façon à superposer partiellement les faisceaux.
Ainsi, lorsque les rayons des sources lumineuses, bleue, verte et rouge se
recouvrent partiellement sur cet écran noir, on voit apparaître dans les zones
où deux couleurs primaires se recouvrent les couleurs secondaires: jaune, cyan
et magenta. La zone de recouvrement des trois sources primaires apparaîtra
blanche.