D'où provient la couleur des objets?

[louisdark]

Bonjour,

Je cherche à me documenter depuis un certain temps sur toutes choses physiques, et jusqu'à présent ce que j'ai compris pour expliquer la couleur des objet est:
-Une couleur est une longueur d'onde de la lumière
-Un objet aura une couleur rouge si toutes les autres longueurs d'onde du visible sont dans le spectre d’absorption de la matière constituante de l'objet.
-On peut calculer le spectre d'émission/absorption d'un atome
-toutes les formules relatives à ça.

Cependant, je ne comprends pas vraiment la couleur de l'objet, sa couleur est vraisemblablement définie par le spectre d’absorption de la molécule le constituant.
Mais comment calcule-t-on le spectre d'une molécule? Une opération sur le spectre des atomes?
Comment alors calculer dans le cas d'un matériau non pur?
Et pourquoi l'état physique ou la cristallisation peut-elle influencer sur la couleur de l'objet/solution ?

Merci d'avance pour vos réponses, et désolé si les réponses de ses questions peuvent vous sembler évidentes.
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[Spouitch]

Bonjour,
si je ne me trompe pas (ce que j'espère), on peut reconnaître des molécules colorées parce qu'elles présentent une alternance régulière de liaisons simples et de liaisons doubles (liaisons doubles conjuguées).
Sinon, je ne vois pas trop ce que tu veux savoir.

[Spouitch]

Et aussi, la couleur d'un objet dépend :
- de l'oeil de l'observateur
- des lumières colorées qu'il diffuse, absorbe et transmet
- de la couleur de la lumière reçue

[louisdark]

Par "couleur" j'entends longueur d'onde des photons émis par un objet sous lumière blanche.
Par contre je ne comprend pas ce que tu veux dire par "molécules colorées", je parle d'objet macroscopique mais en les expliquant à échelle microscopique (même si je n'aime pas dire microscopique pour des choses qu'on ne peut pas voir au microscope)

[A voir en vidéo sur Futura]

[doul11]

Bonsoir,

-Une couleur est une longueur d'onde de la lumière

Non pour deux raisons :

1- la couleur est une perception personnelle, pas une grandeur physique, sur des mélanges des personnes ne seront pas d'accord sur le ton dominant.
2- en général une couleur est un mélange de longueurs d'onde, même les raies d’émissions ne sont pas monochromatiques, il y a toujours des phénomènes qui élargissent les raies, sauf pour le laser qui est bien monochromatique.

[louisdark]

En fait ma question est a peu près:

Pourquoi le caillou là devant il est gris?

[louisdark]

Effectivement, la couleur est une perception, mais je ne vais pas écrire longueur d'onde des photons émis par l'objet quand on envoie des photons de longueur d'ondes diverses dessus. Cependant j'utilise le mot couleur, cela me semble un abus de langage acceptable.

Ensuite, si c'est bien un mélange d'onde, celà ne change pas la question, pourquoi ces ondes sont elles de cette longueur?

[Spouitch]

Le caillou à devant, il est gris parce qu'il absorbe la couleur complémentaire du gris et donc il diffuse le gris, donc tu le vois gris (j'espère que je suis pas en train de m'emmêler les pinceaux et de raconter des bêtises :S)

[louisdark]

Oui, ça je sais, mais pourquoi précisément absorbe-t-il la couleur complémentaire du gris?
Au niveau, mm...., encorepluspetitquemicroscopiqu e.

[louisdark]

En fait, je me demande comment peut-on calculer le spectre d'absorption/émission d'un matériau plus complexe que composé d'un seul atome, et sous forme gazeuse

[louisdark]

Personne ne sait?

[ansset]

voir là en introduction
http://fr.wikipedia.org/wiki/Spectroscopie

[louisdark]

C'est un article intéressant mais cela parle de l'analyse expérimentale d'un spectre, sauf pour la spectrométrie d'absorption.
Ce que je cherche ce sont des formules ou du moins des principes physiques pour déterminer le spectre d'un matériau donné, en connaissant toutes les conditions physiques extérieures et intérieures.

Je me demande également pourquoi certains matériau changent de couleur avec l'état physique.

[Spouitch]

Désolé, mais je ne vois pas trop ce que tu veux dire,
j'suis un peu larguée là...
Alors

[velosiraptor]

Euhhhh, si je comprends bien ta question, c'est "comment calculer (prédire) la couleur d'un corps à partir de sa composition particulaire ?
Suis pas sûr que la physique sache faire cela. Par contre, répertorier par toutes les expériences possibles les spectres de tous les corps, ouais ..... mais prédire, non !
On a les spectres des éléments du tableau périodique, mais leurs combinaisons alors là ....... Pure donnée physique.

[ansset]

C'est un article intéressant mais cela parle de l'analyse expérimentale d'un spectre, sauf pour la spectrométrie d'absorption.Ce que je cherche ce sont des formules ou du moins des principes physiques pour déterminer le spectre d'un matériau donné, en connaissant toutes les conditions physiques extérieures et intérieures.

je pensais justement répondre à ta question dans la mesure ou ce qu'il reste est ce qui n'est pas absorbé.
( dans la limite de la lumière visible justement ).
cette lumière apparente de l'objet dépendant bien sur du spectre de la lumière d'éclairage.

[louisdark]

Oui c'est ça.
Donc aucun moyen de calculer les combinaisons?

[louisdark]

Personne n'a d'idée? De piste de réponse?
Ou alors la physique actuelle ne permet pas ça? (J'aime pas ça, beuh )

[ansset]

Oui c'est ça.
Donc aucun moyen de calculer les combinaisons?

bein sur que si,
le resultat est aussi un spectre d'emission.

[louisdark]

bein sur que si,
le resultat est aussi un spectre d'emission.

....Génial, comment on le calcule?

[Amanuensis]

J'ai l'impression qu'il y a une confusion quelque part.

Les propriétés d'absorption d'un matériau ne sont pas de simples combinaisons des propriétés de ses atomes (sauf le cas très particulier d'un gaz dilué composé d'atomes isolés, genre Hélium, Néon, etc.). L'absorption vient principalement des électrons, et il faut connaître la fonction d'onde électronique !

Dans certains cas, cela s'obtient avec les propriétés des molécules (et chaque type de molécule a des propriétés d'absorption particulière, qu'on peut essayer de prédire en calculant les orbitales électroniques). Mais dans bien d'autres cas, c'est plus compliqués, par exemple pour les métaux, des cristaux, des verres.

Ensuite, la granularité intervient aussi. Par exemple la glace pure est plutôt bleue, mais la neige est blanche !

Bref, pas de formule !

(Et je passe sur certaines complications comme la fluorescence par exemple, qui fait qu'on ne peut pas toujours décrire ce qui est émis comme le résultat de l'application d'un filtre linéaire de la lumière incidente...)

[ansset]

j'ai juste dit qu'on pouvait la "mesurer" à postériori pas la "calculer" à priori.
je me suis peut être mal exprimé.

[louisdark]

J'ai l'impression qu'il y a une confusion quelque part.

Les propriétés d'absorption d'un matériau ne sont pas de simples combinaisons des propriétés de ses atomes (sauf le cas très particulier d'un gaz dilué composé d'atomes isolés, genre Hélium, Néon, etc.). L'absorption vient principalement des électrons, et il faut connaître la fonction d'onde électronique !

Dans certains cas, cela s'obtient avec les propriétés des molécules (et chaque type de molécule a des propriétés d'absorption particulière, qu'on peut essayer de prédire en calculant les orbitales électroniques). Mais dans bien d'autres cas, c'est plus compliqués, par exemple pour les métaux, des cristaux, des verres.

Ensuite, la granularité intervient aussi. Par exemple la glace pure est plutôt bleue, mais la neige est blanche !

Bref, pas de formule !

(Et je passe sur certaines complications comme la fluorescence par exemple, qui fait qu'on ne peut pas toujours décrire ce qui est émis comme le résultat de l'application d'un filtre linéaire de la lumière incidente...)

Et dans le cas d'une matière pure, sans granularité, sans complications, etc...

Comment calcule t-on le spectre, d'une molécule?

[Amanuensis]

Et dans le cas d'une matière pure, sans granularité, sans complications, etc...

Comment calcule t-on le spectre, d'une molécule?

Je l'ai indiqué, cela passe par le calcul précis des orbitales électroniques et de leurs énergies, calcul très difficile qu'on ne sait faire que pour des molécules suffisamment simples il me semble.

[louisdark]

Et si l'on part du principe qu'on connait parfaitement les orbitales électroniques, qu'est qu'on en fait après, qu'est qui fait le spectre d'émission (à un niveau physique de représentation, parce que là pour les formules ça devient un peu limite pour la compréhension avec une représentation du phénomène)

[Amanuensis]

Et si l'on part du principe qu'on connait parfaitement les orbitales électroniques, qu'est qu'on en fait après, qu'est qui fait le spectre d'émission

D'absorption... (mais il y a une relation étroite entre les deux).

De manière simplifiée, ce sont les différences de niveaux d'énergie des orbitales qui vont donner les fréquences absorbées.

Le cas d'école (calculable et simple), c'est l'hydrogène atomique : le spectre absorbé (si le gaz est froid) ou émis (si le gaz est chaud) est un ensemble de raies proches du visuel, les raies de Balmer, dont les fréquences se calculent à partir des différences d'énergie des orbitales possibles pour l'électron. Mais un modèle plus fin montre que la direction relative des spins de l'électron et du proton change un poil l'énergie, d'où une absorption/émission à 21 cm.

[louisdark]

Ok, et est-il possible de calculer dans un "cas d'école" comme tu dit, la granularité, ou un par un les problèmes que tu as présentés plus tôt?

[Amanuensis]

Je suis au bout de mes connaissances sur le sujet.

Pour la granularité, il y a en dessous et au-dessus de la longueur d'onde (par exemple une surface de verre est translucide si la finesse du "grain" est bien au-dessus de la longueur d'onde (disons 0,5 µm pour le visible) et transparente/réfléchissante si la finesse du grain est bien en-dessous de la longueur d'onde (par exemple on polit un miroir de haute qualité à lambda/10 ou lambda/20).

Pour la fluorescence, cela provient aussi des niveaux d'énergie des orbitales. Cela se calcule peut-être, je ne sais pas.

[ansset]

@louisdark;
j'ai du mal à comprendre le "pourquoi" de ta question.
en général, si on fait une analyse spectrométrique de plusieurs sortes d'ailleurs, c'est justement pour mieux connaitre la composition interne de ce qu'on analyse.
ceci dit certains matériaux purs ont des raies caractéristiques:
Par exemple, le sodium a une double bande jaune très caractéristique (correspondant au fameux « doublet du sodium ») connue sous le nom de D-lignes de sodium à 588,9950 et 589,5924 nanomètres.

[louisdark]

Merci, amanuensis.

Ansset: en fait, pour moi, la physique doit servir à décrire le monde qui nous entoure, le mieux possible.
La spectrométrie n'est qu'un outil qui provient de notre connaissance de la physique
Et ma question, c'est d'où provient la couleur des objets, comment l'expliquer.
Et le "pourquoi" de ma question.... c'est simplement de la curiosité