Comment fonctionne la peinture ?

[Chmiman]

Bonsoir, avec les histoires de synthèses soustractives , que j'assimile de mieux en mieux , je me demande comment la peinture ou meme l'imprimante pouvait résulter de cette synthèse soustractive , j'ai entendu LPFR parler de rayon lumineux blanc qui va au fond de la feuille blanche et qui se réfléchi et que l'encre se comporte comme un filtre !?

Quelqu'un pourrait il approfondir un peu cela pour que ce soit plus clair , je demande le fonctionnement des choses , comment du début du trajet de la lumière blanche de ma lampe , j'obtient par exemple une photo verte de mon journal imprimé en CMJN, quel est le trajet exact de cette lumière ? Touche-telle le papier et puis est réfléchie ou est directementreflechie par l'encre ?

Merci de vos réponses et bonne nuit à vous !
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[lippow]

Alors partons de la base.

Tout d'abord, tout corps chaud (>0°K en gros tout ce qui existe) émet un rayonnement qui va dépendre de sa température ( théorie du corps noir). Et ce rayonnement est " en général " isotrope cad émit dans toutes les directions (aucune n'est privilégiée). Cependant, il faut qu'il soit assez chaud (soleil, filament d'une ampoule) pour qu'ils émettent dans le visible.

D'après Euclide (à vérifier), la lumière minimise son temps de parcourt pour aller d'un point A à un point B, ainsi la lumière se déplace en ligne droite.

Donc si on résume pour l'instant, si tu as une ampoule qui est chauffée elle émet un rayonnement de la lumière dans toute les directions, ta lumière va pouvoir rebondir sur les murs etc... Ainsi de la lumière va ainsi venir taper et rebondir sur ton encre. Elle va agir comme un filtre mais pourquoi? Si l'encre en faite est bleu, l'encre va absorber toute les lumières qu'elle reçoit et ne renvoyer que du bleu (d'où la notion de filtre).
Et ce bleu va revenir percurter la retine de ton oeil qui verra l'objet bleu.

[Chmiman]

Oui , mais les couches de peintures soit elles superposées de sorte à avoir plusieurs filtres ? Car si on prend votre exemple , si je met du feutre bleu et par dessus du feutre rouge , je vois du rouge , puisque le rouge est par dessus le bleu donc la lumière se réfléchis contre le rouge et non contre le bleu puis le rouge . On m'avais parlé de lumière qui pénétrait jusque à la feuille et qui remontait sur les différents couches ensuite .

[Resartus]

Bonjour,
Il ne faut pas imaginer une réflexion comme dans un miroir : les molécules de la peinture vont absorber certaines couleurs, et au contraire soit laisser passer, soit réemettre dans toutes les directions les autres couleurs (on parle de diffusion). Par exemple, une peinture cyan absorbe le rouge, et laisse passer ou rediffuse les bleu et vert. Les molécules de l'autre peinture vont faire la même chose, mais avec d'autres couleurs.
Seules passeront au travers ou ressortiront dans toutes les directions les couleurs qui n'ont été absorbées ni par l'une ni par l'autre.
Mais l'absorption ou la diffusion ne sont pas totales, elles sont proportionnelles à l'épaisseur, et si la couche de peinture est fine, une certaine partie passera à travers sans être perturbée.
C'est le papier derrière qui lui (comme il est blanc) va réemettre tout ce qu'il a reçu dans toutes les directions et cela va revenir du coté de l'observateur en repassant une deuxième fois. Dans ce cas, la couleur de la peinture sera vue délavée (comme mélangée à du blanc, comme dans l'aquarelle par exemple)
Si la couche est épaisse, et que le mélange est bien fait, l'absorption et la diffusion seront plus importants, et la couleur de mélange sera obtenue indépendamment du support
Mais si on superpose des couches épaisses, il y aura un grande partie de la lumière qui sera rediffusée vers l'arrière sans jamais avoir eu la possibilité de rencontrer la peinture du dessous. On ne verra que la couleur de la première couche

[A voir en vidéo sur Futura]

[LPFR]

Bonjour.
Un petit rappel.
Une peinture se caractérise par la présence d’une « charge ». Il s’agit d’une poudre très fine, opaque et blanche.

Cette charge est du sulfure de zinc, de dioxyde de titane, etc.
Dans le temps c’était du sulfure de plomb ce qui rendait la peinture extrêmement toxique (saturnisme).

Et plus de cette charge, la peinture contient des colorants qui absorbent une partie (ou tout) sur spectre de la lumière incidente et qui leur donne la couleur.

Chez certains revendeurs de peinture, il y a des appareils qui peuvent fabriquer une peinture d’une couleur sur demande, en joutant des colorants à une base qui ne contient que la charge et les additifs nécessaires une peinture utilisable.

Pour être plus clair, sans charge ce n’est pas une peinture. C’est le cas des marqueurs : essayez de faire une marque colorée sur un substrat noir, et vous comprendrez.
Au revoir.

[antek]

Pour faire simple une peinture normalement appliquée est opaque.
Les pigments (mélangés dans la peinture) absorbent et renvoient certaines longueurs d'onde.

[LPFR]

Pour faire simple une peinture normalement appliquée est opaque.
Les pigments (mélangés dans la peinture) absorbent et renvoient certaines longueurs d'onde.

Re.
Non. Les pigments ne renvoient pas de la lumière. Ils laissent passer une partie et absorbent l’autre.

À moins qu’il s’agisse d’une charge colorée, comme de l’ocre, par exemple.
A+

[antek]

Re.
Non. Les pigments ne renvoient pas de la lumière. Ils laissent passer une partie et absorbent l’autre.
À moins qu’il s’agisse d’une charge colorée, comme de l’ocre, par exemple.
A+

Ben alors pourquoi mon pigment est rouge s'il ne réfléchit rien ?
Rouge, bleu, vert, etc vendu sous l'appellation pigment, la charge étant à part.

[Chmiman]

Vous allez trop loin , moi je demande , par exemple pour un marqueur , si je fais un trait jaune sur une feuille blanche , et que par dessus ce trait jaune je fait Un trait bleu au marqueur , que se passe t il ?

2 hypothèses : soit la lumière est absorbée par le trait orange et renvoie du orange car le trait orange est PAR DESSUS le trait jaune , donc à moins que la lumière passe à travers les 2 couches , ce qui est plutôt ma deuxième hypothèse , comment tout cela se passe ? J'attend une reponse du genre " ton rayon lumineux blanc part de la , fait ci , fait ca , et ensuite telle ou telle couche de marqueur à son rôle etc... je demande l'explication optique avec les rayons .. en gros , qu'esqui fait que je vois telle couleur lorsque je superpose deux couches de marqueurs
Merci de votre compréhension

[antek]

Là on sort de la peinture.
Le marqueur dépose une couche qu'on peut assimiler à un mince film de colorant.
Une partie de la lumière est réfléchie et l'autre traverse puis est réfléchie par le support.

Qu'est-ce que tu ne comprends pas ?

[Chmiman]

Je ne comprend pas ce qui se passe quand on a 2 couches de marqueurs , par exemple du vert par dessus du bleu . Est ce que le rayon est absorbé par le marqueur vert , renvoie du vert et le reste de la lumière sans vert va au bleu , qui renvoie que du bleu , dans ce cas on a à nos yeux vert+bleu. C'est le principe de synthèse soustractive dans cet exemple qui me gêne , pourriez vous me dire comment le marqueur agit comme filtre par dessus une couche de marqueur d'une autre couleur ?

[LPFR]

Bonjour.
Sur un fond réfléchissant (comme une feuille de papier blanc), la première couche enlève (plus ou moins partiellement) une partie du spectre, puis la seconde couche enlève (plus ou moins partiellement) une autre partie du spectre. Ce qui reste se réfléchit et subit à nouveau les mêmes absorptions. Ce qui reste ce que l’on voit.
Et la couleur de ce que l’on voit dépend « de ce qui passe entre les bords » des bandes d’absorption et de ce qui passe malgré l'absorption dans les bandes qui n'absorbent pas tout, surtout si elles sont peu épaisses.
Sur un fond noir c’est la même chose, sauf que le fond absorbe presque tout (rien b n’est vraiment noir) de ce qui passe et il ne reste pas grand chose pour le deuxième passage dans les deux couches.

Je vous invite à faire le test. Pour une fois que c’est faisable à la maison.
Au revoir.

[Chmiman]

Reprenez Moi si je me trompe , je vais réinvestir ce que vous m'avez dit avec mes mots :


J'ai fait un trait rouge et un trait vert sur une feuille , le rouge d'abord puis par dessus le vert , j'ai un faisceau lumineux qui éclaire tout cela en blanc . Mon rayon va donc frapper la couche verte , cette couche va réfléchir du vert et le reste du rayon passe un peu plus profond , il reste tout sauf vert dans mon rayon , si on considère que le vert a été intégralement réfléchi. Ensuite , la couche de rouge renvoie du rouge et laisse passer le rayon sans vert ni rouge . Ensuite le rayon tape sur la feuille blanche , est réfléchi , et retraverse tout, c est à dire que le rayon est bloqué et les deux seuls rayons parvenus à nos yeux sont rouge et vert !!! C'est ca non ?

[antek]

La réalisation pratique pose quelques problèmes : les encres se mélangent et le papier est absorbant.
Je te suggère de réaliser l'expérience avec 1ère couche sur feuille de plastique transparent et 2ème couche sur plastique blanc opaque.

- départ rayon blanc
- 1ère couche verte : une partie du vert est réfléchie, une partie absorbée, le reste traverse
- 2ème couche rouge : il reste le blanc de départ atténué moins un peu de vert
une partie du rouge est réfléchie, une partie absorbée, le reste traverse
- le fond blanc reçoit et réfléchit de la lumière blanche atténuée 2 fois, moins un peu de vert et de rouge
ce qui est réfléchi subi le même traitement qu'à l'aller
- l'oeil reçoit un peu de vert + un peu de rouge + un peu de reste

L'explication de ce qui se passe n'est pas simple car les filtres constitués par les colorants ne sont pas parfaits, ils laissent passer, absorbent et/ou réfléchissent des bandes de fréquences qui se chevauchent. De plus ils transmettent et/ou absorbent partiellement des fréquences en dehors de leur couleur.

Tu peux aussi tracer le spectre à chaque point du trajet.
Ce qui sort de l'ampoule, ce qui sort de la couche verte puis de la rouge, etc . . .

[Chmiman]

Pourquoi l'œil reçoit un peu de reste du rayon blanc ? Il reçoit vert et rouge , et au moment où le rayon moins le vert et moins le rouge touche le fond et qu il remonte , tout est adsorbé par la couche rouge qui ne laisse pas que du rouge . Alors pourquoi les couches laissent passer des rayons qu'ils ne devraient pas laisser passer ?

[antek]

Parce que les colorants ne sont pas des filtres parfaits.

Tu peux tracer le spectre à chaque point du trajet et tu verras ce que reçoit l'oeil.
Trace d'abord le spectre d'émission de ta source puis le spectre des colorants en transmission et réflexion.

[LPFR]

Bonjour.
À propos de la lumière réfléchie par les colorants, on trouve la réponse et l’explication dans le Feynman :
Tome II Chap. 33 paragraphe 33-5 illustration fig 33-8 :
http://www.feynmanlectures.caltech.edu/II_33.html

On colorant reflète (partiellement) le complémentaire de ce qu’il laisse pater.

Il faut faire attention à mettre le colorant du côté opposé, car si non, la situation est modifiée par la lumière réfléchie à l’interface colorant-verre (ou plastique).
Au revoir.
Édit :
Je viens de faire la manip avec des feutres rouge et vert sur du verre, et le résultat n’est pas celui annoncé par Feynman. Des deux côtés la lumière réfléchie est teintée de la même couleur que le feutre.
Peut-être que le colorant ne satisfait pas la condition d’absorber très fortement la lumière.

[electroohm]

Avant de donner ma réponse je vais corriger quelques petites erreur, sans gravité mais qui pourraient donner des informations érronnées à de futurs visiteurs.

Bonjour.
Un petit rappel.
Une peinture se caractérise par la présence d’une « charge ». Il s’agit d’une poudre très fine, opaque et blanche.

Cette charge est du sulfure de zinc, de dioxyde de titane, etc.

Une charge n'est pas forcément blanche et fine (sable jaune dans les crépis). De la même manière, une charge a pour but d'apporter des propriétés mécaniques ou de baisser le coût d'un revêtement (par une augmentation importante de la densité à un coût relativement modeste). Les charges n'apportent que peu d'opacité car elles ont un indice de réfraction relativement faible et proche de celui du milieu de dispersion (conventionellement un indice de réfraction <1.7 et une granulométrie comprise entre 1 et 100 micromètres)
Le dioxyde de titane n'est pas une charge mais un pigment blanc, sa dénomination est PW6 où "P" signifie pigment (indice de réfraction >1.7 et granulomètrie de l'ordre du micromètre)
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Pour être plus clair, sans charge ce n’est pas une peinture. C’est le cas des marqueurs : essayez de faire une marque colorée sur un substrat noir, et vous comprendrez.
Au revoir.

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Pour moi c'est un peu plus compliqué: Une peinture doit être douée de propriétés protectrices, décoratives ou spécifiques (anticorrosion, hydrofuge...). Vous prenez l'exemple du feutre sur un subjectile noir, en effet, les propriétés opacifiantes et colorantes ne seront pas au rendez vous avec une encre. Mais un film de peinture est plus épais qu'un film d'encre, donc un rayon de lumière rencontrera beaucoup plus de particules diffusantes et une quantité beaucoup plus faible de lumière sera absorbée par le support (quantité tendant vers zéro pour une quantité de pigments importante). Il faut avoir en tête que dans la majorité des cas, les charges sont utilisées pour apporter des propriétés mécaniques et non optiques (une des seules propriétés optiques apportées par les charges courantes est la diminution du brillant d'un film)

Je vais essayer de donner, étape par étape, la réponse la plus claire possible à cette question:

Avant toute chose, certaines notions doivent être comprises: ₩

Lorsqu'un rayon lumineux arrive sur un film d'encre ou de peinture, 3 phénomènes se produisent:

1)une partie de la lumière est réfléchie intacte et sans avoir pénétré le film (phénomène de surface) Cette lumière réfléchie garde une courbe de réflectance identique à celle du rayon incident (blanc dans le cas de l'expérience proposée), cette réflection se fait de deux manières différentes:
_ la réflection spéculaire (comme le reflet dans le mirroir, selon les lois de l'optique géomètrique) plus le support est lisse, plus la réflection spéculaire est importante, c'est cette valeur qui traduit le brillant d'une surface.
_ la réflection diffuse: les rayons rencontrant les aspérités du support ne sont pas réfléchis dans une seule et même direction mais dans plusieurs directions, dépendant de l'angle des aspérités. (Dans le cas de l'expérience proposée, la réflection diffuse est majoritaire car la feuille de papier réfléchi trés peu de manière spéculaire et a une surface ayant
beaucoup d'aspérités...)


La lumière non réfléchie pénètre le film, et se retrouve dans le liant de la peinture ou de l'encre. Dans ce liant se trouvent des pigments. Lorsque la lumière rencontre les particules de pigment, deux phénomènes se produisent:

3)un phénomène de diffusion: les particules de pigments étant transparentes, les rayons lumineux peuvent entrer dans le pigment. Le pigment ayant un indice de réfraction supérieur à celui du liant, un phénomène de réfraction se produit (selon les lois de Snell/Descartes), le rayon lumineux frappant ensuite une paroi intérieure du pigments, se retrouve en partie réfracté vers l'extérieur de la particule et en partie réfléchi vers une autre paroi intérieure... Ce phénomène (réflection->réfraction->réflection->réfraction->...) se produisant un grand nombre de fois, la lumière du rayon est diffusées dans toutes les directions de l'espace par le biais des rayons réfractés vers l'extérieur. (J'ai pas su faire mieux comme phrase &#128513 Les rayons diffusés par le premier pigment rencontré sont à nouveau diffusés pas un pigment voisin et ainsi de suite (sur des millions de pigments). Ce phénomène implique que lorsque la concentration en pigment est suffisamment importante et que l'épaisseur du film est suffisante, la lumière n'arrive pas jusqu'au support (même si c'était le cas pour une infime partie de celle ci, le chemin du retour est périlleux &#128521

4)enfin, le dernier phénomène est le phénomène d'absorption (se produisant simultanément avec le phénomène de diffusion): certaines radiations, composant la lumière incidente, sont absorbées par les molécules qui composent le pigment. La lumière étant diffusée et rencontrant ainsi un grand nombre de pigments, le phénomène est amplifié...

Pour finir, en réponse à la question qui nous intéresse:

Si l'on considère deux films superposés, il y aura moins de lumière traversant le film inférieur que de lumière traversant le film supérieur, l'influence du film inférieur sera donc moindre. (Je ne pense pas que ce phénomène soit représentatif pour deux films d'encre superposés sur une feuille de papier)

Une spécificité de l'encre est d'entrer par capillarité dans le papier. On peut considérer que dans ton expérience, les deux encres sont plus ou moins mélangées en pénétrant le papier:

Les deux encres x et y étant mélangées, le pigments de x absorbe certaines radiations, diffuse les radiation restantes, qui rencontrent ensuite le pigment de y, d'autres radiations sont absorbées et ainsi de suite. Lorsque la lumière remonte vers ton oeil elle à rencontrée une quantité de pigment suffisante pour avoir perdu en très très grande majorité les radiations absorbables par ces pigments.

Voilà mon explication, longue mais je l'espère suffisemment claire pour lever certains doutes dans les esprits.

PS: lors d'un mélange de colorants (exemple des encres), la synthèse soustractive n'est pas la seule à agir sur la couleur finale, la synthèse additive agit également en petite proportion sur le résultat d'un mélange.
Exemple déroutant: le mélange de colorants rouge et jaune, nous savons depuis tout petit que du jaune et du rouge mélangés donnent une teinte orange: pourtant, selon la théorie de la synthèse soustractive, on devrait obtenir du rouge. En effet, le jaune absorbe le bleu, laissant uniquement les radiations rouges et vertes, en rencontrant le colorant rouge, le vert est à son tour absorbé, ne laissant que des radiations rouges, on en conclu que l'on devrait avoir une teinte rouge. La teinte orange est due au fait qu'il se produit un phénomène de synthèse additive entre la lumière jaune diffusée par les pigments jaunes et la lumière rouge diffusée par les pigments rouges...

Oh que c'est compliqué la colorimétrie, ça fait des noeuds, des noeuds et des renoeuds au cerveau!!! 😂

Voilà tout, j'espère que ça servira à beaucoup de monde.