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chaud et froid
Cet article est en réponse à Anne (qui est peintre et qui enseigne la couleur) qui me pose la question suivante :

On classe traditionnellement les rouges parmi les couleurs chaudes, ce qui est corroboré par de nombreuses réalités : les infra-rouges et les micro-ondes sont des ondes capables de chauffer. […] Les bleus sont quant à eux froids.
Alors comment se fait-il que sont les rayons bleus qui vibrent plus et qui sont les plus dense et riche en énergie ? Et que les rouges sont de basse fréquence ?

Premièrement, la température d’une couleur en physique est différente de la couleur d’une température en art.

En art, on prend en compte la sensation qu’on a en observant la couleur : le rouge, le jaune donnent une impression de chaleur, de joie. Alors que le bleu, le blanc donnent une impression de froideur.

En physique, la couleur dépend de la température (en degrés) d’un corps (dans le cas d’un corps dit « noir », qui est une désignation indépendante de sa couleur : le soleil et l’acier sont ainsi des « corps noirs »). Un corps chauffé émet de la lumière et la couleur de cette lumière dépend de la température. Plus précisément, la fréquence de l’onde émise dépend de la température : plus la température est haute, plus la fréquence majoritairement émise est haute (et plus la longueur d’onde est faible).

Le bleu ayant une fréquence plus élevée que le rouge, un corps chauffé au bleu sera beaucoup plus chaud qu’un corps chauffé au rouge.

La flamme d’une feu de bois, de papier ou d’une bougie (pas celle d’une gazinière) fonctionne de cette façon : si la flamme est orangée, c’est que la température avoisine les 1000°C.

Si on voulait que la flamme émette dans le bleu, elle devrait être beaucoup plus chaude, dans les 30 000°C.

Si 1000°C correspond au rouge-orangé, 1500°C correspond au blanc. Aussi, 37°C, correspond à de l’infrarouge : c’est pour ça que les caméra IR voient la chaleur d’un corps humain, même dans le noir.

(Si les flammes de gazinière sont bleues, c’est à cause de phénomènes quantiques qui interviennent. Ces phénomènes sont visibles en bas d’une flamme de bougie, qui est bleue. Le haut de la flamme de bougie contient des particules de suie à ~1000°C, d’où la couleur rouge-orangée.)

Deuxièmement, les ondes électromagnétique (infra-rouge, UV, micro-ondes…) agissent sur la matière et peuvent la chauffer. L’échauffement n’est pas toujours dû au même phénomène.

Les micro-ondes agissent sur la vibration des molécules d’eau : la température étant le niveau d’agitation des molécules, si ces dernières sont agitées par des ondes, alors elles s’échauffent. Les molécules transmettent cette agitation à toutes les molécules voisines et c’est tout le plat qui est chauffé.

Les UV et les infra-rouges, elles, agissent sur les électrons des atomes : les électrons sont excités et émettent à leur tour soit de la chaleur soit de la lumière (par fluorescence).

Le phénomène d’excitation électronique des UV et des IR est moins efficace pour chauffer un plat que le phénomène de mise en vibration des molécules avec des micro-ondes.
Il faut également tenir compte du fait que le four à micro-ondes est très concentré et très puissant : leur grand nombres compense leur faible énergie et ceci joue également beaucoup pour chauffer un plat.

Pour info, les rayons encore plus énergétiques tels que les rayons X et les rayons gamma excitent non plus les molécules, ni les électrons, mais directement les noyaux atomiques. À ce niveau, les effets sont encore différents (et parfois dévastateurs sur le vivant, d’où leur dangerosité).

À différents types d’ondes correspondent donc différents effets sur la matière. Et pour chauffer un plat contenant beaucoup d’eau (une tomate c’est 90% d’eau, de la viande, environ 70%, etc.) les micro-ondes sont les plus efficaces.

image de Bfatphoto

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7DBNGqpv a dit :

En fait, l'appellation chaud/froid d'un rayonnement est inverse à sa température (en Kelvin). Je parle du spectre visible bien sur.
Une étoile plutôt froide (comme le soleil) émet dans le jaune, donc de la lumière dite chaude, (comme mon écran la nuit pour ne pas heurter mon cycle circadien, thanks f.lux) alors qu'une étoile plus chaude en température émet dans le bleu, de la lumière dite froide.
C'est effectivement à se tirer les cheveux, il aurait fallu utiliser un autre épithète, une lumière confortable ? agréable ? :)

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Zanne a dit :

Merci de revenir aux fondamentaux (le rapport température/couleur ; la flamme plus chaude que l'infraoruge, plus chaud que le micro onde, etc ….). C'était pas clair pour moi.

Je situe mieux les choses, mais j'ai encore du mal à me les figurer. Excuse si mes questions sont de plus en plus scolaires, mais est ce que cette représentation des choses est juste ?? :

Tu dis : plus la frequence est haute, plus la longueur d'onde est basse.
donc un rayon x aux ondes courtes (10 nn, je reprends tes chiffres ^^), est plus chaude et plus rapide dans ses variations d'ondes que un rayon IR (800) (à amplitude égale je suppose?)
Elle a donc bcp plus d'énergie.
Est ce que je peux conclure que les ondes colorées riches en énergie (les bleus et violets) le sont parce qu'elles ne dispersent pas leur énergie, et donc elles ne produisent pas de chaleur sensible autour d'elle, tandis que les ondes pauvres en énergie, le sont parce qu'elles distribuent leur énergie, et donc d'une certaine façon elle ralentiraient ?
Est ce qu'une onde rouge peut en chauffant autour d'elle ralentir et devenir une onde infrarouge, voir une onde radio, et perdre progressivement sa capacité de chauffer, précisément parce qu'elle chauffe autour d'elle ????
Je me dis alors que les ondes les plus riches en énergie conservent cette énergie en elles même sans chauffer autour d'elles, mais sont en réalité les plus dangeureuses si on arrive a en extraire l'énergie qui est plus difficile a extraire ?? (comme l'exemple que tu donnes des rayons X et gamma, sui sont, si j'ai bien compris, à l'origine de l'énergie nucléaire ...)
ainsi on peut regarder un soleil couchant aux couleurs chaudes rouge et orange bcp plus facilement qu'un soleil au zénith, de couleur plus froide, blanche. Elle ne chauffe pas, mais elle blesse l'oeil (c'est un peu le même exemple que 7DBNGqpv (drôle de nom ^^))
c'est encore confus ou ça marche ???  :)
Anne

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aziliz a dit :

Oups, Oups...beaucoup de choses et un peu de confusion:)
Vrai, la notion de couleur froides/chaudes en art a peu de choses à voir avec celle en physique.
Mais non, la température ne suffit pas pour expliquer le spectre d'émission d'un corps, qui est la "liste" et le "force" des longueurs d'ondes sur lesquelles il émet.
C'est seulement vrai pour les corps noirs (https://fr.wikipedia.org/wiki/Corps_noir)
Ensuite, il y a d'autres choses qui interviennent.
Par exemple, quand on jette du sel de cuisine dans une flamme, la flamme devient orange. C'est dû aux caractéristiques atomiques du sodium, et on aura beau le chauffer, on aura jamais du bleu...

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1138 a dit :

Allez, j’ajoute ma petite contribution.

Concernant la perception des couleurs, on dit que le rouge, l’orange et le jaune sont chauds parce qu’ils sont associés au feu. À l’inverse, le bleu est associé à un ciel couvert : la luminosité y est plus bleue. J’ignore si ces associations sont innées ou acquises.

On associe aussi l’infrarouge à la chaleur parce qu’on l’utilise pour chauffer ou garder au chaud (notamment des plats dans les cantines de collectivité). Il serait cependant possible de chauffer avec de la lumière visible mais ce serait très éblouissant. Peut-être aussi que plus de corps arrivent à absorber les IR, alors qu’ils sont « blancs » à la lumière visible. Si vous avez une caméra IR, ce pourrait être intéressant de tester avec des aliments (froids !), notamment des aliments clairs comme des pâtes cuites.

@Zanne. L’interaction des ondes électromagnétiques est variable selon la matière. Avec la lumière visible, tu as des corps transparents et d’autres opaques, tu as des corps qui reflètent toute la lumière (blancs) et d’autre aucune (noirs), tu as des corps qui reflètent ou transmettent une partie de la lumière (couleurs). Il peut aussi y avoir diffusion de la lumière, etc.

Même chose pour les autres longueurs d’ondes. Un rayonnement gamma traversera généralement ton corps (« Quand il y a un, ça va… C'est quand il y en a beaucoup qu'il y a des problèmes ! ») mais 90% sont arrêtés par 20cm de béton et 99% par 6,6cm de plomb. Les rayons X traversent ta peau et tes muscles mais traversent mal tes os.

À l’autre bout du spectre, les ondes utilisées par le système GPS ne passent pas les murs (impossible de se géolocaliser dans un bâtiment) mais celles des téléphones portables le font (pas très bien, mais elles le font).

La couleur du soleil couchant, c’est parce que les hautes fréquences de la lumières sont plus diffusées par l’atmosphère que les basse (c’est pour ça que le ciel est bleu). Le soir et le matin, la couche d’atmosphère est plus épaisse à traverser pour arriver à toi, la diffusion est donc plus intense. Moins de lumière arrive jusqu’à toi en ligne directe (tu peux regarder le soleil en face) et cette lumière ne contient quasi plus que des basses fréquences (le soleil parait rouge). C’est aussi pour ça que, en fin de journée, tu ne risques plus d’attraper de coup de soleil : les UV sont diffusés.

Par contre, une onde électromagnétique garde son énergie. Elle ne « s’épuise » pas à traverser de la matière : soit elle la traverse (quitte à être déviée), soit elle est réfléchie, soit elle est absorbée.

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Le Hollandais Volant a dit :

@aziliz : en effet, pour le corps noir.
Le sodium, oui, c’est un phénomène quantique, comme la couleur bleue de la gazinière, qui vient de la liaison C-H des molécules).

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Non2 a dit :

Certaines de ses questions resteront donc sans réponse de ma part. Par contre je serais heureux si quelqu'un pouvait me corriger si je me trompe.

L'amplitude d'une onde électromagnétique (comme la lumière) est sans rapport avec sa fréquence et sa longueur.

Je ne pense pas que les ondes changent de fréquence en irradiant, mais bien qu'elles perdent en intensité, raison pour laquelle une même couleur apparaît grisée avec l'éloignement. En effet, une même couleur paraîtra grise à l'horizon et vive lorsque la source de lumière ou l'objet qui la réfléchit est plus proche. Cet effet est accentué dans certains milieux comme l'eau, puisque les couleurs des choses "disparaissent" en profondeur, la lumière solaire ne parvenant plus à certaines profondeurs, longueur d'onde après longueur d'onde.

Il ne faut pas oublier non plus que les couleurs n'existent pas ! L’œil humain, ses cônes en fait sont capables de capter trois des longueurs d'ondes spécifiques de la lumière, le rouge, le vert et le bleu, qui sont transmises à notre cerveau et interprétées par lui. Les autres couleurs sont des constructions de notre cerveau à partir de ces trois couleurs primaires.

Pour la dernière question, la réponse est dans l'article du Hollandais volant, lorsqu'il parle des effets sur la matière des différentes longueurs d'ondes (sur les molécules, sur les électrons ou sur les noyaux).

Il existe donc bien une différence, analytique contre ressenti, entre les classements de couleurs aux points de vue scientifique et artistique, mais pour l'anecdote il existe une troisième classification : celle qui prévaut en esthétique. en effet, dans ce domaine, pour les maquillages, bijoux, etc., les bleus, roses, gris et argentés sont des couleurs froides, alors que les bruns, jaunes, orangés et dorés sont des couleurs chaudes. Les choix dans ces classifications classifications correspondent alors à des gammes de couleurs qui correspondent mieux à telle ou telle couleur de cheveux, d'yeux, de vêtements, ou du teint de la peau.

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Non2 a dit :

Oups, désolé, le début de ma réponse manque ... Le voici :

"Bonjour,

Je vais tenter de répondre partiellement à certaines questions de Zanne, surtout à propos des couleurs, sans toutefois me perdre dans les histoires de niveaux d'énergie, que je maîtrise très mal."

Mes excuses pour ma distraction. C'est mon habitude de préparer mes réponses dans un éditeur avant de poster qui m'a joué un tour.

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Le Hollandais Volant a dit :

@Non2 :

Il ne faut pas oublier non plus que les couleurs n'existent pas ! L’œil humain, ses cônes en fait sont capables de capter trois des longueurs d'ondes spécifiques de la lumière, le rouge, le vert et le bleu, qui sont transmises à notre cerveau et interprétées par lui. Les autres couleurs sont des constructions de notre cerveau à partir de ces trois couleurs primaires.

Je ne suis pas sûr de ça : si l’œil est sensible au rouge, au vert et au bleu, alors comment expliquer qu’on voit très bien une lumière monochromatique jaune ou violette ?

Une lumière jaune monochromatique qui passe à travers un prisme ne se décomposera pas en rouge+vert. Le mélange rouge+vert, c’est vu comme du jaune, mais c’est une lumière polychromatique.

Les couleurs c’est un concept abstrait oui, mais chaque longueur d’onde est possible et détectable par l’œil, de façon indépendante.

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Zanne a dit :

merci pour toutes ces réponses !  :)
C'est compliqué pour moi, parce que c'est encore super nouveau. :p.
J'ai bien conscience que les couleurs sont produites dans le cerveau et qu'il existe une détermination biologique liée aux cônes de l'oeil. J'ai tendance a penser un peu comme le Hollandais volant, que les couleurs existent qd mm, mais que sans l'oeil elles ne peuvent être perçues. Le son existe bien sous forme d'ondes, mais sans une oreille il n'est qu'une onde sans signification ? J'imagine que le cerveau travaille toutes ces données pour nous donner la possibilité de nous orienter, et que nous pouvons communiquer, parce que nos cerveaux par bonheur font tous a peu près le mm travail.
Et non, la température ne suffit pas pour expliquer le spectre d'émission d'un corps, qui est la "liste" et le "force" des longueurs d'ondes sur lesquelles il émet (@ Aziliz), ok, un onde de haute frequence ne chauffe pas forcément, en tout cas pas si elle ne fait que traverser. (liste et force, je sais pas trop ce que c'est , mais je vois l'idée)
Excuse moi 1138 de reposer la mm question (à lenvers) : mais si une onde ne s'épuise pas en rencontrant de la matière, est-ce qu'elle s'épuise en traversant le vide sidéral ??? des millions et des millions de km, est ce que ça épuise une onde ou pas du tout??Elle ne rencontre pas d'obstacle, mais sa propre énergie (électromagnétique) est-elle inépuisable ?? elle fait toujours toujours des ondes ?? ça j'ai vraiment du mal à l'imaginer, ca voudrait dire qu'elle a une énergie quasi infinie ??cest une petite déesse avec un commencement mais sans fin  :) ?
(et si elle est absorbée par la matière, elle cesse complètement d'exister?)

Pardon mes question sont super terre a terre, mais cest tellement différent de ce qu'on connait.
Oui je comprends bien que l'atmosphère étant plus épais, il filtre plus d'ondes et donc on voit une lumière filtrée à l'aurore et au crépuscule. (Curieux pourquoi les frequences hautes sont filtrées mais pas les basses ??)Mais en fait le soleil chauffe et brule vraiment qd il est au zénit, et là il est pas du tout rouge. Donc le feu, le sang (chaud), le soleil nous ont condittioné a penser que rouge = chaud et on a jamais vu un soleil bleu :) mais ça n'empêche que dans le soleil il y a des ultraviolets et des gamma et tout ça. ça n'enlève rien a nos ressenti, mais ils sont très relatifs a nos conditions de vie et à la biologie de notre œil/cerveau.
L'eau, le ciel, la neige sont bleus, bleutés, et mm les gens du nord ont les yeux bleus et sont preque bleus qd ils sont tout nu ^^ !! c'est un drole de truc,
bref il ya un contexte terrestre qui nous conditionne complètement et un contexte absolu qui fait sauter tout nos repères (pas simple!)
Et j'aime l'idée qu'on pourrait faire de la chaleur avec une lumière blanche, mais ça serait trop éblouissant.
Perso je me méfie bcp bcp des micro-ondes, sans trop savoir pourquoi, je ne les utilse jms. Apparemment ces ondes de basse frequences donc moins dangeureuses'mais (ça me rassure pas pour autant!).
Mais donc en fait si je comprends bien toutes les ondes peuvent chauffer, peuvent être dangeureuses (mm les très basses des portables, beurk, j'aime pas), mais a des degrès différents, et on est qd mm fait pour vivre sous un bain d'onde continuel, donc d'une façon ou d'une autre ça marche.
Merci pour ces lumières claires et obscures ^^

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Non2 a dit :

Bonjour,

D'abord, je sis désolé d'avoir mis tout ce temps avant de revenir voir ici ...

@Le Hollandais Volant :
En effet, l'expression que j'ai utilisée est un peu forte. est un peu forte, mais n'est pas totalement fausse pour autant. Les couleurs en tant qu'ondes ou mélanges d'ondes telles que nous les percevons existent bel et bien, c'est juste. Mais le nom qu'on leur donne n'est n'est qu'un effet de notre perception (œil et cerveau). Un autre mammifère, un insecte, un autre animal, en fonction de son système oculaire (physiologique, pour autant que nos capacités et les siennes se recouvrent dans la perception des couleurs) percevra "autre chose", une couleur que nous nommerions différemment. C'est en ça que je dis que nos couleurs n'existent pas dans l'absolu, mais seulement en tant que perception.

@ Zanne :

Désolé, je n'ai pas les réponses à toutes ces questions. Par contre je peux faire une supposition en ce qui concerne la contrariété entre le "physique" et le "ressenti" des couleurs :
Si on tient compte du fait que la couleur d'un objet que nous voyons n'est en fait que la partie du spectre lumineux qui n'est pas absorbée par cet objet, on pourrait dire que sa "couleur interne" est en fait la couleur complémentaire (l'inverse en fait) de la couleur que nous lui percevons. Donc ces "couleurs froides du ressenti" pourraient n'être que les "couleurs chaudes internes" de l'objet (et vice-versa).

Mais ce n'est qu'une supposition empirique, qui n'a rien de scientifique. C'est en tout cas le truc que j'utilise pour mettre tout ça en ordre dans ma tête ...

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Zanne a dit :

merci pour toutes ces remarques. je vais les ruminer ^^
avez vous ecrit une page sur la chimie de la couleur ?? pourquoi une matière absorbe telles frequences et pas telles autres ?? mais c'est plus vraiment l'objet de votre site... Je retiens cette image de la couleur intérieure invisible et de sa complémentaire extérieure visible...
C'était super interessant ^^

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Le Hollandais Volant a dit :
pourquoi une matière absorbe telles frequences et pas telles autres ?

Ceci est unique à chaque molécule.
Ça dépend de la molécule elle même et de la structure de ses électrons.

Les électrons peuvent gagner de l’énergie mais seulement certaines quantités et aucune autre. Or, chaque longueur d’onde de lumière correspond à une quantité d’énergie. Les molécules captent donc certaines longueurs d’onde et laissent passer (ou réfléchissent) toutes les autres.

Par exemple, pour le Néon (un gaz) on voit ça : http://alexpetty.com/content/images/2014/09/Figure-10--The-light-signature-of-Neon.png
Sur la ligne du haut, on voit tout le spectre du visible avec des bandes noires. Ces bandes noires sont les couleurs que le néon absorbe.

Ceci constitue la signature d’un élément (ici, le néon) et si on voit dans la lumière d’une étoile que ces bandes manquent, on sait que l’étoile contient du néon.

Chaque élément a son spectre : sodium, hélium, zinc et soufre, etc.

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Zanne a dit :

ah oui d'accord, donc les pigments qu'on utilse en peinture étant souvent fait d'éléments chimiques purs, ils réfléchissent la lumière qu'il ne captent pas.
Mais alors, sorry, ça me pose question ; tu dis que les électrons gagnent en énergie ?? pour moi c'est une notion complètement nouvelle. la matière se nourrit énergétiquement parlant de la lumière ? qst naive (encore une !) : les ondes (par ex vertes d'un materiau rouge) absorbées sont captées par les électrons et cela participe à les animer ?? mais que se passe t-il qd une matière est dans le noir absolu ?? elle ne peut plus gagner d'énergie ??
(grave, je crois que j'ai rien compris, c'est pas possible : la matière ne se nourrit pas d'énergie ???)

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Le Hollandais Volant a dit :

@Zanne : les pigments ne sont pas toujours des éléments purs, loin de là : ça marche avec les éléments purs et les molécules plus complexes.

tu dis que les électrons gagnent en énergie ??

Oui : les électrons sont (pour imager) sur les barreaux d’une échelle. Quand on éclaire la matière, ou la chauffe, ou n’importe quoi d’autres, les électrons grimpent les barreaux et gagnent en hauteur (on dit qu’ils gagnent en énergie et qu’ils changent de niveau d’énergie).

L’électron ne va pas rester là : son état de base, c’est le niveau le plus bas. Il va donc redescendre tout en bas et émettre toute l’énergie qu’il a accumulé, sous la forme de lumière ou de chaleur.

les ondes (par ex vertes d'un materiau rouge) absorbées sont captées par les électrons et cela participe à les animer ??

Exactement !
C’est ça qui est responsable de l’échauffement de la matière quand tu les laisse au soleil.
Un matériau noir (qui absorbe tout) sera beaucoup plus chaud qu’un matériau blanc (qui n’absorbe rien).

L’échauffement n’est cependant pas infini : le matériaux finit lui aussi par rayonner de la lumière et ainsi essayer de refroidir.

mais que se passe t-il qd une matière est dans le noir absolu ??
elle ne peut plus gagner d'énergie ??

C’est bien ça.
Quand la matière se trouve dans le noir absolu et dans le vide, la matière ne fait rien. La seule énergie dont elle dispose, c’est celle qu’elle avait quand on l’avait mis là.

Si on imagine que l’espace est complètement noir (dénué d’étoiles) et totalement vide (aucune molécule ou atome) et qu’on plaçait un bloc de métal, alors il finirait par perdre toute son énergie (en rayonnant) et par atteindre des températures de plus en plus proches du zéro absolu — soit −273,15°C).

elle ne peut plus gagner d'énergie ??

Notes quand même qu’il y a d’autres façons pour un électron de gagner en énergie : si on augment la pression, la matière peut devenir lumineuse (certaines algues font ça : quand on les heurte, elles brillent) ou alors le bruit, ou une particule qui vient taper dedans ou l’échauffement : tout ça permet aussi de donner de l’énergie à un électron.

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Zanne a dit :

Salut Hollandais Volant, Ben je supopse que tout ça c'est évident, mais ça m'étonne complètement, je n'imaginais pas ça, ce rapport entre la matière qui tend a être froide et l'énergie qui tend a chauffer tout ce qu'elle rencontre, la matière qui tend a rester elle même et les ondes qui tendent a tout transformer alors que elles ne refroidissent jamais, et sont constantes. Qlqpart ça explique aussi pourquoi on attribue si facilement aux couleurs des qualités chaudes et froides subjectives, c'est que tout tourne autour de ça. C'estdrôlement interessant.

Pour ce qui est des pigments, je crois qu'on utilise des pigments purs, comme les cadmiums par ex, jaune et rouges, ou le blanc de zinc, de titane, ou le phtalocyanine, ou encore les bleus cobalt et des pigments complexes comme les terres et les ocres (les vraies) le noir d'ivoire (os calcinés) ou les couleurs faites a base de mélange (comme les jaune de Naples ou bleu ceruleum etc ou les ocres faites a base d'oxyde de fer composée avec d'aures pigments) ou mm les blancs de chaux.
mais on dit tjrs que certaines couleurs sont pures. Ce sont ces pigments qui sont les plus dense en couleur, et on obtient les mélanges les plus colorés avec ces pigments. Dans ma tête ils sont purs (quoi que je n'en sais strictement rien !)

et on dit qu'une peinture à l'huille a besoin de temps a autre d'être au soleil, mais je crois que c'est a cause de l'huile de lin qui jaunit trop faute de soleil. C'est peut-être parce que ses électrons ont besoin d'être animés de temps a autre pour ne pas s'éteindre complètement ^^


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