La couleur n'a pas la température réelle. Essayez de placer un carré bleu et un carré rouge sur votre moniteur et tenez un thermomètre contre les deux régions. Si vous trouvez qu'il y a une différence, vous le faites mal. Vous le savez probablement déjà.
Alors, pourquoi la température de couleur est-elle mesurée en Kelvin? Kelvin est une mesure de la chaleur dans une substance à partir du zéro absolu. Cela signifie que, lorsqu'il n'y a aucune chaleur dans une substance et que les molécules qu'elle contient sont absolument immobiles, cela signifie 0 K. 0 K n'est peut-être pas possible, mais cela ne nous empêche pas de mesurer par rapport à elle, et une digression quand même.
Existe-t-il une substance émettant différentes couleurs à différentes températures, qui a été utilisée comme référence pour cartographier la température en fonction de la température de couleur? Ou est-ce plus complexe que cela? Ou bien le choix d'utiliser Kelvin est-il complètement arbitraire, sans aucun rapport avec la chaleur?
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Réponses:
Il est lié à une substance chauffée, bien que de manière quelque peu théorique. La substance est un corps noir incandescent idéal , qui irradierait une couleur donnée dans un espace de couleur donné à une température donnée. L'emplacement dans l'espace colorimétrique en fonction de la température s'appelle le locus Planckian , et je ne prétends pas tout comprendre dans cet article, mais l'explorer à la profondeur que vous souhaitez.
Pour une explication plus générale de la température de couleur et de sa corrélation avec les radiateurs à corps noir, consultez l'article sur la température de couleur de Wikipedia .
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La déclaration liminaire de Wikipedia sur la température de couleur les décrit assez bien:
Les radiateurs à corps noir sont un concept idéalisé, qui émet un spectre d'énergie avec une intensité maximale à une fréquence qui dépend de la température du radiateur à corps noir. Plus la température du corps noir est élevée, plus la fréquence de pointe du spectre d'émission du radiateur du corps noir est élevée. Toute émission provenant d'un radiateur à corps noir idéal provient uniquement de l'énergie thermique. Ainsi, un corps noir de 6 500 K émet des photons dont le spectre de fréquence atteint son maximum à ce que nous avons appelé température de couleur de 6 500 K (dans la plage de température de couleur bleu-blanc, «lumière du jour»).
Bien qu'il n'y ait pas de radiateurs à corps noir, il existe plusieurs approximations décentes qui agissent un peu comme des corps noirs. Les étoiles, les ampoules à incandescence et les cuisinières électriques en sont des exemples. C’est pourquoi on appelle température de couleur à la lumière du jour entre 5500 et 6500 K; nous mesurons la température corporelle du soleil vers 5780 K. De même, parce que les ampoules à incandescence ne sont pas autant émettrices de lumière que des émetteurs de chaleur dans le spectre de la lumière visible , le une température de couleur d’environ 2 500 K est la température nominale de rayonnement du corps noir et le pic spectral des ampoules à incandescence.
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Cette question de Physics.SE aborde également la question actuelle: comment la température est-elle liée à la couleur?
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La température de couleur est liée au rayonnement de corps noir produit par des objets chauds. La courbe de rayonnement du corps noir, illustrée ci-dessous, indique les courbes d'intensité approximative * à chaque longueur d'onde pour le rayonnement émis par les corps à 5000K, 4000K et 3000K.
* Il montre en fait la courbe de luminance spectrale, qui est une sorte de flux. Mais vous pouvez penser à cela comme une intensité si cela vous aide. Les deux quantités sont étroitement liées.
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Notez comment les courbes traversent le spectre visible. Selon la quantité de la surface (zone sous la) courbe dans le spectre visible, la couleur sera différente. Ceci est décrit par le locus Planckien quand on parle de température de couleur.
Source de l'image: Wikipedia
Le diagramme CIE ci-dessus montre la couleur visuelle des corps à différentes températures. Les corps dont la température avoisine les 3000K ont tendance à être rouges, tandis que ceux dont la température atteint 5000K ou 6000K sont plus blancs. Les corps plus chauds que cela auront tendance à paraître bleus.
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Comme l'indiquent les autres réponses, la température de couleur correspond au rayonnement du corps noir à cette température.
Mais pourquoi nous en soucions-nous? Pour comprendre cela, vous devez d'abord vous demander "Qu'est-ce que le blanc?"
Physiquement, le blanc n'est pas une couleur. Il n'y a pas de longueur d'onde de la lumière qui correspond au "blanc", tout comme il n'y en a aucune qui correspond au "noir", "le gris" ou le "rose" - toutes ces couleurs ne sont que des "artefacts" de la perception humaine. Physiquement, ils sont un mélange de nombreuses longueurs d'onde différentes (en lumière naturelle en particulier, le blanc est par définition le mélange de toutes les longueurs d'onde visibles du Soleil).
La perception des couleurs par l'homme dépend du mélange de l'intensité de trois récepteurs de lumière différents. Chacune de celles-ci couvre en réalité une large gamme de longueurs d'onde ("couleurs physiques"), donc c'est un peu plus compliqué, mais chacune d'elles a un pic à une longueur d'onde différente - nous les appelons généralement respectivement rouge, vert et bleu. C’est ainsi que les ordinateurs peuvent afficher toutes les couleurs que nous pouvons voir avec un mélange de trois longueurs d’onde différentes - un extraterrestre intelligent avec une vision différente penserait simplement que nous sommes pleins de bêtises, car nos images ne ressemblent en rien à la réalité. Fondamentalement, nous modifions les intensités des trois longueurs d'onde (qui correspondent approximativement aux pics) pour produire la même excitation dans les photorécepteurs que la lumière réelle.
Dans ce modèle, "blanc" signifie "100% rouge + 100% vert + 100% bleu". Cependant, comme je l’ai déjà noté, la lumière blanche naturelle ne fonctionne pas vraiment comme cela - elle est composée de nombreuses longueurs d’onde différentes sans de si jolis ratios. Nous arrivons maintenant à l'évolution: le blanc est la couleur qui ne change pas la teinte. La perception des couleurs est équilibrée pour nous permettre de voir les mêmes couleurs même lorsque les conditions d'éclairage ambiant changent - par exemple, lorsque vous marchez sous un couvert forestier ou lorsque vous utilisez une lumière dispersée (par exemple, "dans une ombre"). Cela signifie également que la température de couleur naturelle correspond à la température de la photosphère du soleil - en fait, le soleil est blanc par définition , parce que c'est ce à quoi l'évolution nous a adaptés (raison pour laquelle il a l' airjaunâtre à l’œil est due au fait qu’une partie de la lumière bleue est dispersée par l’atmosphère - notre vision est adaptée pour voir les objets illuminés par le Soleil (et l’atmosphère), et non pour voir le Soleil lui-même).
La partie amusante est que cela nous permet également d'utiliser des sources lumineuses qui ne sont pas aussi chaude que le Soleil Les exemples les plus simples sont les ampoules à incandescence qui ont tendance à avoir une température plus basse, mais utilisent le même principe de base: chauffer le fil suffisamment pour qu'il rayonne suffisamment de lumière visible pour que l'équilibrage des blancs fonctionne bien pour l'homme. Les lumières LED utilisent un principe plus proche de celui de votre ordinateur: trois longueurs d’ondes distinctes (enfin, pas exactement trois, mais "trois bandes étroites") pour produire toutes les couleurs. La bonne chose est que cela est beaucoup plus efficace. La mauvaise chose est qu'il peut réellement produire des effets de lumière visiblement différents, donc il n'a pas vraiment la carte à la lumière naturelle du tout.
Mais le cœur est: les lumières LED sont loin de leur "température de couleur", alors quelle signification a la température de couleur dans ce cas? Le point principal est que, sous différentes températures, l’intensité des signaux produits au niveau de chacun des trois photorécepteurs est différente (pour les mêmes "couleurs"). Lorsque vous modifiez la température de couleur sur votre moniteur, vous modifiez l'intensité de chacun de ces trois canaux par rapport aux autres - c'est ce qui vous donne les teintes "rougeâtres" ou "bleuâtres". Vous simulezl'effet d'une température différente du corps noir sur la vue humaine - et comme la vue humaine ignore tellement d'informations à la lumière, elle fonctionne plutôt bien la plupart du temps. Lorsque vous effectuez les réglages sur votre appareil photo, vous faites exactement le contraire: vous essayez de mapper les couleurs "décalées" aux données "objectives" Rouge + Vert + Bleu. La raison pour laquelle le réglage utilise généralement la température de couleur est simplement parce que c'est ce qui est utilisé partout: vous pouvez consulter les températures de couleur de votre éclairage et les utiliser également sur votre appareil photo.
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Avant le thermomètre, les forgerons et les potiers, les souffleurs de verre et autres dépendaient de la couleur du matériau incandescent pour suivre les progrès. On croyait que la plupart des minéraux avaient une couleur unique à différents stades chauffés. On savait également que les objets se dilatent et se contractent lorsque leur température change. Daniel Fahrenheit (allemand 1686-1736) a mis au point un thermomètre à mercure. Il a utilisé le nombre 180 comme nombre de degrés (degrés) entre l’eau glacée et l’eau bouillante, 180 étant un nombre hautement divisible. Anders Celsius (Suédois (1701 - 1744) trouva folle les affaires de 180. Celsius fit 100 pas entre l'eau glacée et l'eau bouillante.
Le mercure, l'alcool et d'autres liquides étaient couramment utilisés dans les thermomètres; toutefois, aucun ne se dilate ou ne se contracte linéairement, de sorte que les marques sur les tubes ont un espacement différent selon les régions. En 1802, Joseph Louis Gay-Lussac (français de 1778 à 1850) montra que le coefficient d’air et les divers gaz communs étaient à peu près les mêmes. Un tube avec un flotteur au sommet d'une colonne d'hydrogène tombe et s'élève uniformément avec la température. Si le refroidissement se poursuit, le flotteur devrait toucher le fond à -273C. Les scientifiques ont horreur des températures négatives et ont qualifié ce phénomène de "température absolue". Ainsi, la balance absolue appelle maintenant la balance Kelvin pour rendre hommage au premier baron Kelvin de William Thomson (irlandais, lauréat du prix Nobel irlandais de 1824 à 1907) pour ses travaux sur le rayonnement du corps noir.
Une température de l'échelle Kelvin peut être convertie à l'échelle Celsius en ajoutant 273. Les métallurgistes utilisaient couramment l'échelle Kelvin, comme de nombreuses autres branches de la science. Les conceptions des ampoules ont évolué pour utiliser le tungstène métallique comme filament rougeoyant. L'industrie de l'éclairage a adopté l'échelle Kelvin pour décrire la couleur produite par les lampes. L'industrie de la photo, fortement dépendante de l'éclairage artificiel, a adopté l'échelle Kelvin pour classer les couleurs.
Tableau de certaines sources d’éclairage pratiques sélectionnées et de leurs températures de couleur.
La lumière du soleil midi 5400K
Puits de lumière 120 000K à 18 000K
Photographic Daylight 5 500K (accepté par les cinéastes)
Cube Flash - Flip Flash 4 950 Ko
Flash clair (rempli de fil de zirconium) 4 200K
Lampe flash remplie de fil d'aluminium transparent 3 800K
Lampe photographique 500 watts 3200K
Ampoule domestique au tungstène de 100 watts
Ampoule de tungstène domestique de 60 watts
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