Couleur blanche dans la science et la nature

Le blanc est la couleur la plus claire et est achromatique (sans teinte), car il réfléchit et diffuse entièrement toutes les longueurs d’onde visibles de la lumière. C’est la couleur de la neige fraîche, de la craie et du lait, et c’est le contraire du noir.

Dans l’Égypte ancienne et la Rome antique, les prêtresses portaient le blanc comme symbole de pureté, et les Romains portaient une toge blanche comme symbole de la citoyenneté. Au Moyen Âge et à la Renaissance, une licorne blanche symbolisait la chasteté, et un sacrifice d’agneau blanc et de pureté. C’était la couleur royale des rois de France, et du mouvement monarchiste qui s’est opposé aux bolcheviks pendant la guerre civile russe (1917-1922). Avec l’avènement de l’architecture néoclassique, les temples grecs et romains étaient recouverts de marbre blanc. À partir du XVIIIe siècle, le blanc devint la couleur la plus commune des nouvelles églises, capitales et autres édifices gouvernementaux, en particulier aux États-Unis. Il a également été largement utilisé dans l’architecture moderne du XXe siècle comme un symbole de modernité et de simplicité.

Selon des enquêtes menées en Europe et aux Etats-Unis, le blanc est la couleur la plus souvent associée à la perfection, au bien, à l’honnêteté, à la propreté, au commencement, au nouveau, à la neutralité et à l’exactitude. Le blanc est une couleur importante pour presque toutes les religions du monde. Le pape, le chef de l’Église catholique romaine, a porté blanc depuis 1566, en tant que symbole de pureté et de sacrifice. Dans l’Islam, et dans la religion shinto du Japon, il est porté par les pèlerins; et par les brahmanes en Inde. Dans les cultures occidentales et au Japon, le blanc est la couleur la plus commune pour les robes de mariée, symbolisant la pureté et la virginité. Dans de nombreuses cultures asiatiques, le blanc est aussi la couleur du deuil.

Étymologie
Le mot blanc continue Old English hwīt, finalement d’un germanique commun * χwītaz également reflété dans OHG (h) wîz, ON hvítr, Goth. ƕeits. La racine est en fin de compte de la langue proto-indo-européenne * kwid-, survivant également en sanskrit śveta « être blanc ou brillant » et slave « světŭ » « lumière ». Le mot islandais pour blanc, hvítur, est directement dérivé de la forme de vieux norrois du mot hvítr. Le germanique commun avait aussi le mot * blankaz (« blanc, clair, aveuglant »), emprunté au latin tardif comme * blancus, qui a fourni la source pour des mots romans pour « blanc » (blanc catalan, occitan et français blanc, espagnol blanc, italien bianco , Galicien-portugais, etc.). L’antonyme du blanc est noir.

Certaines langues non européennes ont une grande variété de termes pour le blanc. La langue inuite a sept mots différents pour sept nuances différentes de blanc. Sanskrit a des mots spécifiques pour blanc brillant, le blanc des dents, le blanc de bois de santal, le blanc de la lune d’automne, le blanc d’argent, le blanc du lait de vache, le blanc des perles, le blanc d’un rayon de soleil, et le blanc des étoiles. Le japonais a six mots différents, selon la brillance ou la matité, ou si la couleur est inerte ou dynamique.

Compréhension scientifique (science des couleurs)
La lumière est perçue par le système visuel humain comme étant blanche lorsque la lumière entrante vers l’œil stimule les trois types de cellules coniques sensibles à la couleur dans l’œil en quantités à peu près égales. Les matériaux qui n’émettent pas de lumière eux-mêmes apparaissent en blanc si leurs surfaces réfléchissent la majeure partie de la lumière qui les frappe de façon diffuse.

lumière blanche
En 1666, Isaac Newton a démontré que la lumière blanche pouvait être décomposée en ses couleurs composites en la faisant passer à travers un prisme, puis en utilisant un second prisme pour les réassembler. Avant Newton, la plupart des scientifiques croyaient que le blanc était la couleur fondamentale de la lumière.

La lumière blanche peut être générée par le soleil, par les étoiles ou par des sources terrestres telles que les lampes fluorescentes, les LED blanches et les ampoules à incandescence. Sur l’écran d’une télévision ou d’un ordinateur couleur, le blanc est produit en mélangeant les couleurs primaires de la lumière: rouge, vert et bleu (RVB) à pleine intensité, un processus appelé mélange additif (voir image ci-dessous). La lumière blanche peut être fabriquée en utilisant la lumière avec seulement deux longueurs d’onde, par exemple en mélangeant la lumière d’un laser rouge et cyan ou de lasers jaunes et bleus. Cette lumière aura cependant très peu d’applications pratiques puisque le rendu des couleurs des objets sera grandement déformé.

Le fait que les sources de lumière ayant des distributions de puissance spectrale très différentes puissent aboutir à une expérience sensorielle similaire est dû à la façon dont la lumière est traitée par le système visuel. Une couleur qui provient de deux différentes distributions de puissance spectrale s’appelle un métamérisme.

La plupart des sources lumineuses émettant une lumière blanche émettent de la lumière à presque toutes les longueurs d’onde visibles (lumière solaire, lampes à incandescence de différentes températures de couleur). Cela a conduit à la notion que la lumière blanche peut être définie comme un mélange de « toutes les couleurs » ou « toutes les longueurs d’onde visibles ». Cette idée répandue est une idée fausse, et pourrait provenir du fait que Newton a découvert que la lumière du soleil est composée de lumière avec des longueurs d’onde à travers le spectre visible. Concluant que puisque « toutes les couleurs » produisent de la lumière blanche alors que le blanc doit être composé de « toutes les couleurs » est une erreur logique commune appelée affirmation du conséquent, qui pourrait être la cause du malentendu.

Une gamme de distributions spectrales de sources lumineuses peut être perçue comme étant blanche – il n’y a pas de spécification unique et unique de « lumière blanche ». Par exemple, lorsque vous achetez une ampoule « blanche », vous pouvez en acheter une étiquetée 2700K, 6000K, etc., qui produisent une lumière ayant des distributions spectrales très différentes, mais cela ne vous empêchera pas d’identifier la couleur des objets qu’ils éclairent .

Objets blancs
La vision des couleurs nous permet de distinguer différents objets par leur couleur. Pour ce faire, la constance de la couleur peut garder la couleur perçue d’un objet relativement inchangée lorsque l’illumination change entre diverses distributions spectrales larges (blanchâtres) de la lumière.

Le même principe est utilisé dans la photographie et la cinématographie où le choix du point blanc détermine une transformation de tous les autres stimuli de couleur. Des changements ou des manipulations du point blanc peuvent être utilisés pour expliquer certaines illusions d’optique telles que La robe.

Bien qu’il n’y ait pas de spécification unique et unique de « lumière blanche », il existe en effet une spécification unique de « objet blanc », ou plus précisément de « surface blanche ». Une surface parfaitement blanche réfléchit (diffuse) de façon diffuse toute la lumière visible qui la frappe, sans en absorber aucune, quelle que soit la longueur d’onde ou la distribution spectrale de la lumière. Comme il n’absorbe pas la lumière incidente, le blanc est la couleur la plus claire possible. Si le reflet n’est pas diffus mais plutôt spéculaire, cela décrit un miroir plutôt qu’une surface blanche.

La réflexion de 100% de la lumière incidente à toutes les longueurs d’onde est une forme de réflectance uniforme, de sorte que le blanc est une couleur achromatique, ce qui signifie une couleur sans teinte. Le stimulus de couleur produit par le diffuseur parfait est généralement considéré comme un stimulus achromatique pour tous les illuminants, à l’exception de ceux dont les sources de lumière semblent être très chromatiques.

La constance de la couleur est obtenue par adaptation chromatique. La Commission Internationale sur l’Illumination définit le blanc (adapté) comme « un stimulus de couleur qu’un observateur qui est [chromatiquement] adapté à l’environnement de visualisation jugerait être parfaitement achromatique et avoir un facteur de luminance de l’unité. être le blanc adapté peut être différent à différents endroits dans une scène.

Pourquoi la neige, les nuages ​​et les plages sont blancs
Les plages de sable contenant de grandes quantités de quartz ou de calcaire érodé apparaissent également blanches, car le quartz et le calcaire réfléchissent ou dispersent la lumière du soleil plutôt que de l’absorber. Les plages de sable blanc tropical peuvent également contenir une grande quantité de carbonate de calcium blanc provenant de minuscules parcelles de coquillages et de sable fin sous l’action des vagues.

La neige est un mélange d’air et de minuscules cristaux de glace. Lorsque la lumière blanche entre dans la neige, très peu de spectre est absorbé; presque toute la lumière est réfléchie ou dispersée par les molécules d’air et d’eau, de sorte que la neige semble être la couleur de la lumière du soleil, blanche. Parfois, la lumière rebondit à l’intérieur des cristaux de glace avant d’être dispersée, ce qui donne l’impression que la neige scintille.

Dans le cas des glaciers, la glace est plus serrée et contient peu d’air. Lorsque la lumière du soleil pénètre dans la glace, plus de lumière du spectre rouge est absorbée, de sorte que la lumière diffusée sera bleuâtre.

Les nuages ​​sont blancs pour la même raison que la glace. Ils sont composés de gouttelettes d’eau ou de cristaux de glace mélangés à de l’air, très peu de lumière qui les frappe est absorbée, et la plus grande partie de la lumière est dispersée, apparaissant à l’œil comme étant blanche. Les ombres des autres nuages ​​au-dessus peuvent rendre les nuages ​​gris, et certains nuages ​​ont leur propre ombre au fond du nuage.

Beaucoup de montagnes avec l’hiver ou la couverture de neige toute l’année sont nommés en conséquence: Mauna Kea signifie montagne blanche en hawaïen, Mont Blanc signifie montagne blanche en français. Les montagnes de Changbai signifient littéralement des montagnes perpétuellement blanches, marquent la frontière entre la Chine et la Corée.

Matériaux blancs
La craie est une sorte de calcaire, faite de calcite minérale, ou de carbonate de calcium. Il a été initialement déposé sous la mer sous forme d’écailles ou de plaques de minuscules micro-organismes appelés coccolithophores. C’était le premier pigment blanc utilisé par les artistes préhistoriques dans les peintures rupestres. La craie utilisée aujourd’hui sur les tableaux noirs est généralement faite de gypse ou de sulfate de calcium, une poudre pressée en bâtonnets.

Bianco di San Giovanni est un pigment utilisé à la Renaissance, qui a été décrit par le peintre Cennino Cennini au 15ème siècle. Il est similaire à la craie, faite de carbonate de calcium avec de l’hydroxyde de calcium. Il a été fait de chaux séchée qui a été transformé en poudre, puis trempé dans l’eau pendant huit jours, avec l’eau changée chaque jour. Il a ensuite été transformé en gâteaux et séché au soleil.

Le blanc de plomb était produit au 4ème siècle avant JC; le processus est décrit est Pline l’Ancien, Vitruve et l’auteur grec ancien Theophrastus. Des morceaux de plomb ont été mis dans des pots en argile qui avaient un compartiment séparé rempli de vinaigre. Les pots à leur tour étaient entassés sur des étagères près de la bouse de vache. Les vapeurs combinées du vinaigre et de la bouse de vache ont causé la corrosion du plomb en carbonate de plomb. C’était un processus lent qui pouvait prendre un mois ou plus. Il a fait un excellent blanc et a été utilisé par les artistes pendant des siècles, mais il était également toxique. Il a été remplacé au 19ème siècle par le blanc de zinc et le blanc de titane.

Le blanc de titane est le blanc le plus populaire pour les artistes aujourd’hui; C’est le pigment blanc disponible le plus brillant et il a deux fois la même couverture que le blanc de plomb. Il est devenu disponible dans le commerce en 1921. Il est fabriqué à partir de dioxyde de titane, à partir des minéraux brookite, anatase, rutile, ou ilménite, actuellement la principale source. En raison de sa blancheur brillante, il est utilisé comme colorant pour la plupart des dentifrices et des écrans solaires.

Le blanc de zinc est fabriqué à partir d’oxyde de zinc. Il est similaire à mais pas aussi opaque que le blanc de titane. Il est ajouté à certaines céréales de petit déjeuner, car le zinc est un nutriment important. Le blanc chinois est une variété de blanc de zinc faite pour les artistes.

Certains matériaux peuvent sembler plus blancs que blancs, ce qui est obtenu en utilisant des agents azurants optiques (OBA). Ce sont des composés chimiques qui absorbent la lumière dans la région ultraviolette et violette (habituellement 340-370 nm) du spectre électromagnétique, et réémettent la lumière dans la région bleue (typiquement 420-470 nm). Les OBA sont souvent utilisés dans le papier et l’habillement pour créer une impression de blanc très vif. Cela est dû au fait que les matériaux envoient effectivement plus de lumière visible qu’ils n’en reçoivent.

Eau de Javel et blanchiment
Le blanchiment est un processus de blanchiment des tissus pratiqué depuis des milliers d’années. Parfois, il s’agissait simplement de laisser le tissu au soleil, d’être décoloré par la lumière vive. Au 18ème siècle, plusieurs scientifiques ont développé des variétés d’agents de blanchiment au chlore, y compris l’hypochlorite de sodium et l’hypochlorite de calcium (poudre de blanchiment). Les agents de blanchiment qui ne contiennent pas de chlore sont le plus souvent à base de peroxydes, tels que le peroxyde d’hydrogène, le percarbonate de sodium et le perborate de sodium. Alors que la plupart des agents de blanchiment sont des agents oxydants, un nombre moins élevé d’agents réducteurs tels que le dithionite de sodium.

Les agents de blanchiment attaquent les chromophores, la partie d’une molécule qui absorbe la lumière et fait que les tissus ont des couleurs différentes. Un agent de blanchiment oxydant agit en brisant les liaisons chimiques qui composent le chromophore. Cela change la molécule en une substance différente qui ne contient pas de chromophore ou contient un chromophore qui n’absorbe pas la lumière visible. Un agent de blanchiment réducteur fonctionne en convertissant les doubles liaisons du chromophore en liaisons simples. Ceci élimine la capacité du chromophore à absorber la lumière visible.

La lumière du soleil agit comme un agent de blanchiment à travers un processus similaire. Les photons à haute énergie de la lumière, souvent dans la gamme violette ou ultraviolette, peuvent perturber les liaisons dans le chromophore, rendant la substance résultante incolore.

Certains détergents vont un peu plus loin; ils contiennent des produits chimiques fluorescents qui brillent, rendant le tissu littéralement plus blanc que blanc.

Dans le monde naturel

Astronomie
Une naine blanche est un reste stellaire composé principalement de matière électron-dégénérée. Ils sont très denses; La masse d’une naine blanche est comparable à celle du Soleil et son volume est comparable à celui de la Terre. Sa faible luminosité provient de l’émission d’énergie thermique stockée. Une naine blanche est très chaude quand elle est formée, mais comme elle n’a pas de source d’énergie, elle irradiera graduellement son énergie et se refroidira. Cela signifie que son rayonnement, qui a initialement une température de couleur élevée, diminuera et rougira avec le temps. Pendant très longtemps, une naine blanche se refroidira à des températures auxquelles elle n’émettra plus de chaleur ou de lumière importante, et elle deviendra une naine noire froide. Cependant, comme aucune naine blanche ne peut être plus âgée que l’âge de l’Univers (environ 13,8 milliards d’années), même les plus vieilles naines blanches rayonnent encore à quelques milliers de kelvins, et aucune naine noire n’existe encore.

Une étoile de séquence principale de type A (AV) ou étoile naine A est une étoile de séquence principale (combustion d’hydrogène) de type spectral A et de classe de luminosité V. Ces étoiles ont des spectres définis par des raies d’absorption Balmer à hydrogène fort. Ils ont des masses de 1,4 à 2,1 fois la masse du Soleil et des températures de surface comprises entre 7600 et 11 500 K.

Biologie et écologie
Dans la nature, la neige et les nuages ​​apparaissent blancs car ils sont composés de gouttelettes d’eau ou de cristaux de glace mélangés à de l’air; quand la lumière blanche entre dans la neige, très peu de spectre est absorbé; presque toute la lumière est réfléchie ou dispersée par les molécules d’air et d’eau, de sorte que la neige semble être la couleur du soleil, blanc. La plupart des animaux blancs ont leur couleur comme une forme de camouflage en hiver.