Comment savez-vous qu’une couleur noire est la plus noire jamais trouvée ? | Les scientifiques réagissent | Science

Quand on parle de couleurs, on pense à la décomposition de la lumière blanche lorsqu’elle passe à travers un prisme ou l’arc-en-ciel. Et nous savons qu’il n’y a pas de noir dans l’arc-en-ciel. Nous supposons donc que la définition de la couleur est liée à la lumière (à la fois l’intensité ou la luminosité et les longueurs d’onde ou la tonalité) mais le noir est théoriquement défini comme l’absence de lumière. En gardant cela à l’esprit, le terme « couleur » ne doit pas être appliqué car il n’a ni brillance ni ton. Nous acceptons néanmoins d’appliquer la catégorie de couleur précisément parce qu’il n’existe pas de noir parfait dans la pratique. En colorimétrie, nous classons le noir, le blanc et toutes les combinaisons de gris comme achromatiques, c’est-à-dire qu’ils n’ont pas de chrominance, ils n’ont pas de couleur. La différence entre les achromatiques réside dans la quantité de lumière qu’ils sont capables d’émettre pour que nous les percevions. Le noir émet en réalité une infime partie de l’énergie du blanc ou du gris, mais il n’émet pas un 0 absolu.

Une fois qu’il est admis que nous la nommons comme une couleur, comment pouvons-nous mesurer la couleur noire ? Pour n’importe quelle lumière, nous pouvons mesurer l’énergie qui atteint nos yeux et qui déclenchera la perception visuelle de la couleur. Peu importe qu’il s’agisse de lumière provenant d’une source telle qu’une ampoule ou le soleil, ou qu’il s’agisse de lumière réfléchie par un objet, dans les deux cas, nous sommes capables d’identifier sa couleur. Pour effectuer cette mesure d’énergie, nous devons disposer d’un appareil capable de compter les photons qui composent cette lumière. Ces appareils sont des photomètres et des radiomètres. Plus le nombre de photons est grand, plus il y a d’énergie, plus il y a d’intensité et donc plus il est lumineux (par exemple, le soleil émet un nombre de photons infiniment plus grand que notre écran mobile).

Concentrons-nous sur le cas d’objets qui reçoivent la lumière d’une source lumineuse et imaginons, par exemple, une boule verte. Lorsque la lumière du soleil frappe la balle, une partie est réfléchie par la surface, une partie est transmise et une partie est absorbée par le matériau. Si l’objet est opaque, ces deux derniers sont généralement très petits et négligeables par rapport à celui réfléchi. Il se peut qu’une partie importante de la lumière soit transmise dans le cas de matériaux translucides, mais ignorons ce cas. Si la part absorbée n’est pas négligeable, elle va provoquer un échauffement de la matière, ce que l’on peut constater si l’on laisse notre boule en plein soleil en août.

Quant à la lumière réfléchie, elle n’aura pas les mêmes caractéristiques que la lumière qui a atteint la boule, puisque les photons réfléchis dépendent des propriétés du matériau à partir duquel l’objet est fabriqué. D’une part, nous savons que la boule d’échantillon était verte, elle ne reflétera donc que les photons correspondant aux longueurs d’onde vertes. De plus, la capacité de réfléchir plus ou moins de lumière est une propriété de chaque matériau. Ces photons atteindront notre système visuel et déclencheront la réponse de nos photorécepteurs couleur en fonction de leur nombre et de leurs longueurs d’onde. Si nous mesurons la lumière incidente et la lumière réfléchie, nous pouvons obtenir le rapport entre elles. Par exemple, si 100 photons sont touchés et que 60 sont réfléchis (tous verts), la capacité de réflexion de la balle est de 60 %, nous la percevrons comme verte et modérément brillante.

Maintenant, que se passe-t-il si la balle est noire ? Les photons sont-ils réfléchis ? S’il était d’un noir parfait, il ne refléterait aucun photon, mais étant donné qu’aucun matériau réel n’est parfaitement noir, il refléterait quelque chose. N’oublions pas que tous les photons qui frappent l’objet depuis la source lumineuse correspondent à une certaine longueur d’onde visible, parmi laquelle, rappelons-le, le noir n’est pas inclus. Que se passe-t-il lorsque la lumière atteint ce matériau noir imparfait ? Eh bien, il sera capable de réfléchir les photons correspondant aux couleurs, mais il le fera en quantité si infime que nos photorécepteurs de couleur dans la rétine ne pourront pas répondre car ils ne reçoivent pas assez d’énergie. Mais dans notre rétine, nous avons aussi des photorécepteurs qui donnent uniquement une réponse achromatique, sans couleur, et avec une très, très faible intensité de réponse. Notre cerveau interprétera qu’il perçoit un objet noir.

Maintenant que nous avons accepté la couleur noire et que nous savons comment la mesurer, quelle est la couleur noire la plus noire ? Eh bien, nous devons déjà connaître la réponse, celle qui reflète la moindre proportion de photons provenant de la source lumineuse. La société britannique Système nano Surrey ont développé un pigment appelé Vantablack, qui, selon eux, reflétait 0,04 % de la lumière incidente (bien qu’il apparaisse comme

La compétition pour fabriquer le noir le plus noir a également conduit les chercheurs du MIT à développer un autre matériau, le CNT, qui semble surpasser le précédent en faible réflectivité (0,005% selon le Site Web du MIT). Sur leur site Internet, ils montrent à titre d’exemple un diamant qui perd toutes ses facettes lorsqu’il est recouvert de pigment.

Comment savoir si ces pigments ou d’autres plus courants correspondent au noir le plus noir ? Il faut être critique et vérifier si les études qui indiquent la proportion de lumière qu’ils sont capables de réfléchir ont été vérifiées, si des publications scientifiques indépendantes ont été réalisées. La publicité des créateurs n’est pas le seul point à prendre en compte.

Dolorès de Fès Elle est docteur en sciences physiques, chercheuse et professeur au Département d’optique, pharmacologie et anatomie de l’Université d’Alicante. Ses axes de recherche sont la perception des couleurs, les dispositifs d’affichage et les tests visuels.

Question envoyée par email par Ruth Lazkoz.

Coordination et rédaction : Victoria Toro.

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