2e. Série
59e Année
T. IX
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LA PHOTOGRAPHIE DES COULEURS
M. Lippmann, l'éminent professeur de physique de la Faculté des Sciences de Paris, et membre de l'Acaclémie des Sciences, vient de faire faire un progrès considérable à une question de la plus haute importance, tant au point de vue scientique qu'au point de vue pratique: la photographie des couleurs.
M. Lippmann est parti de ce principe qu'il ne fallait pas, comme l'avaient fait avant lui Lubeck, en 1810, M. Edmond Becquerel, en 1848, et Poitevin en 1865, chercher à résoudre le problème chimiquement. Agir ainsi, c'est en effet tenter de trouver un corps (pour ses prédécesseurs, ç'avait été le sous-chlorure d'argent) qui, sous l'action de rayons diversement colorés, se décomposerait de façon que les produits de la décomposition fusscnt diversement colorés eux-mêmes et présentassent précisément les couleurs des rayons incidents. C'est donc admettre qu'un corps peut posséder une infinité d'isomères de couleurs différentes. II est à. craindre que la découverte de ce corps ne soit longtemps attendue.
M. Lippmann s'est appuyé sur des considérations d'ordre essentiellement physique.
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Les physiciens sont aujourd'hui d'accord pour admettre que la nature de la lumière est analogue à celle du son: la lumière est le résultat d'un mouvement vibratoire; elle est due à un ébranlement périodique qui se propage, de proche en proche, dans un milieu élastique appelé l'éther. Une source lumineuse S vibre dans tous les sens; et la force vive qu'elle communique à l'éther se répartit sur des sphères (figure 1). Il se produit des ondes lumineuses que l'on peut exactement comparer à ces rides circulaires concentriques qui courent à la surface d'un liquide, quand, en touchant celui-ci en un point, on détermine un ébranlement moléculaire qui va se propageant.
Il nous suffira d'étudier la propagation de la lumière dans une direction rectiligne.
Un rayon lumineux n'est autre chose que la trajectoire suivant laquelle se propage, dans une direction donnée, le mouvement vibratoire de la source lumineuse S. La molécule S vibre, dans la direction S C, suivant le chemin SA, AS, SA ... : de S en A, l'élongation, c'est-à-dire la distance de la molécule à sa position S d'équilibre est positive; de A en S, elle est négative, etc. On peut donc figurer graphiquement le mouvement de cette molécule par une courlie sinusoïdale Sa Ab B c C d D...... On appelle « longueur d'onde » la distance parcourue par l'onde pendant la durée d'une vibration, c'est donc la longueur S B = 2 S A qui représente la longueur d'onde. Elle varie avec chaque couleur Les vibrations lumineuses des molécules de l'éther sont d'une trés faible amplitude puisque les longueurs d'onde sont 0mm,00068 pour le rouge, 0mm,00055 pour le jaune et 0mm,00042 pour le violet.
Imaginons maintenant qu'en un point m de l'espace arrivent simultanément deux rayons lumineux émanant d'une même source et ayant parcouru avant d'atteindre m des chemins de longueur différente; ce point m subira de la part de chaque onde une impulsion. Le point subira donc un déplacement qui sera la résultante des deux impulsions auxquelles il est soumis. Si les élongations des deux ondes sont, en m, de même signe, elles s'ajoutent, le point m vibrera: il sera lumineux. Si les élongations des deux ondes sont en m, l'une positive, l'autre négative, elles se retranchent; et si elles sont égales et de sens contraire, la molécule m restera au repos; il y aura obscurité en ce point.
Ainsi deux rayons de même couleur, émanant d'une même source lumineuse, peuvent tantôt s'ajouter en produisant des maxima de lumière, tantôt se détruire en donnant des minima de lumière ou de l'obscurité. Il suffit - l'examen de la figure 1 le prouve - pour que ce dernier cas se produise, c'est-à-dire pour qu'il y ait
Fig. 1. – Ondes et rayons lumineux
« interférence » que les deux rayons présentent, dans le chemin parcouru jusqu'à un point m, une différence de marche qui soit un multiple impair de demi-longueur d'onde.
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Arrivons à l'expérience de M. Lippmann. Les conditions essentielles pour obtenir par ce procédé les couleurs en photographie sont au nombre de deux : 1° continuité de la couche sensible; 2º présence d'une surface réfléchissante adossée à cette couche.
La continuité est l'absence de grains: il faut que l'iodure, le bromure d'argent, etc. (car les résultats sont indépendants de la nature de la substance puisqu'ils sont dus à des causes d'ordre purement physique) soient répartis en un état de division presque infini dans une couche transparente: collodion, gélatine ou albumine, et par suite que les grains, s'il en existe, soient de dimensions négligeables par rapport à la longueur d'onde lumineuse. Dans ce but, M. Lippmann étend sur une plaque de verre une solution de gélatine dans de l'eau chaude contenant du bromure de potassium; cette couche une fois séchée, la plaque est plongée dans un bain de nitrate d'argent; et on obtient, disséminé dans la gélatine, du bromure d'argent extrêmêment divisé.
La plaque séchée est portée par une sorte de châssis creux dans lequel on verse du mercure: la couche sensibilisée de bromure d'argent est en contact avec le mercure. Cette petite cuve est placée, après la mise au point, au fond d'une chambre noire ordinaire. Le spectre est dû à la décomposition, par un prisme à vision directe, d'un faisceau de lumière blanche qui tombe normalement sur la plaque photographique. Le développement, le fixage se font comme si on voulait obtenir un négatif noir du spectre; quand les manipulations sont terminées et que le cliché est séché, les couleurs apparaissent.
La théorie de l'expérience est facile (figure 6). Soit S R un rayon, d'une couleur déterminée, rouge par exemple, émanant du spectre. Ce rayon penètre en R dans la couche sensible que nous supposons considérablement grossie, et aboutit en R' à la surface du miroir B. Ce rayon, tombant normalement, se réfléchit suivant R'R. Chaque point de la couche sensible situé sur la droite RR' est donc soumis à l'action du rayon incident RR' et du rayon réfléchi R'R. Il se produit donc sur le parcours une suite de maxima lumineux, dans les points M1 M2 … où les deux rayons ont des vibrations concordantes, et des minima lumineux dans les points m1 m2 … où il y a discordance. A la suite des opérations photographiques, ces maxima qui, seuls, ont impressionné la plaque, sont marqués par des dépôts d'argent qui sont de véritables lames minces ayant pour épaisseur la distance de deux maxima, c'est-à-dire une demi-longueur d'onde de la lumière incidente. Il se forme, dans l'épaisseur de la couche sensible un grand nombre de lames minces superposées: environ 200 si la couche a 1/20 de millimètre d'épaisseur.
Le cliché obtenu est négatif par transparence, c'est-à-dire que chaque couleur du spectre primitive est remplacée par sa complémentaire. Par réflexion, il est positif. On s'en rend compte facilement.
Soit A B (figure 2), une des lames d'argent obtenues dans la couche sensibilisée;
Fig. 2. – Schèma d’un rayon de lumière blanche frappant sur une lame d’argent produite à l’intérieur de la couche sensibilisée.
elle a pour épaisseur une demi longueur d'onde de la couleur du spectre qui a fait déposer cette couche, soit le rouge. Figurons un rayon SS' de lumière blanche frappant cette lame. Une partie du rayon se réfléchit à la première surface en S' suivant S'S; une autre partie se réfléchit à la seconde surface en s" suivant S''S'S. Ces deux rayons réfléchis, pour l'observateur placé en S, présentent une différence de marche qui est S'S"S', c'est-à-dire deux fois l'épaisseur de A B, ou une longueur d'onde du rouge. II en résulte que les vibrations des deux rayons concordent pour le rouge, sont discordantes pour les autres couleurs; et l'œil aperçoit une coloration rouge.
Cette théorie peut expliquer l'expérience de M. Becquerel en, 1848: la plaque argentée de ce savant jouerait le rôle du mercure dans l'expérience de M. Lippmann.
Notre figure3 montre que le faisceau lumineux, avant d’être décomposé par le passage à travers le prisme, traverse une petite cuvette contenant des solutions différentes. Ce dispositif est rendu nécessaire par l'impossibilité d'obtenir des plaques vraiment isochromatiques, c'est-à-dire uniformément sensibles à toutes les couleurs. Le jaune et le rouge impressionnent lentement, et le violet, rapidement. Il fallait donc s'efforcer de soumettre la plaque moins-longtemps à l'action du violet qu'à celle des autres couleurs. Dans ce but, M. Lippmann interpose sur le trajet du faisceau lumineux une cuve en verre à faces parallèles contenant une dissolution d'hélianthine. Ce corps arrête les rayons bleus, violets et verts et ne laisse passer que les rayons rouges et jaunes; ces derniers seuls impressionnent donc la plaque au début. On remplace, après le temps nécessaire, la pemière solution par une dissolution de bichromate de potasse: les rayons bleus et violets sont encore arrêtés; les autres passent et impressionnent la plaque. Puis-on interpose une dissolution plus faible arrêtant les seuls rayons violets; enfin on enlève la cuve et la plaque est soumise,
La photographie des couleurs. – Fig. 3. – Ensemble de l’appareil servant à l’obtention des photographies colorées du spectre, par le procédé Lippmann.
L. Lampe donnant le faisceau de lumière blanche. – A. Cuve pleine d’eau dans laquelle sont placées les petites cuves B contenant les solutions d’hélianthine ou de bichromate de potasse. – C. Spectroscope à vision directe. – D. Chambre noire. – F. Plaque photographique accolée à un bain de mercure.
pendant un instant, à l'aclion de tous les rayons. La durée de pose a été ainsi: très longue pour le rouge et le jaune; moins longue pour le vert; moins encore pour le
La photographie des couleurs. - Fig 4. Représentant, en grandeur exacte, la plaque photographique avec laquelle opère M. Lippmann, et la photographie obtenue du spectre.
bleu; et très courte pour le violet. Cette série d'opérations durait, au début, plus d'une heure. M. Lippmann a eu, ces jours derniers, l'idée de plonger un instant les plaques dans une solution de cyanine, corps jouissant de la propriété de rendre les sels d'argent plus facilement impressionnables aux rayons rouges. La durée de pose est réduite actuellement à deux minutes. Ce nouveau progrès permet d'espérer qu'avant
La photographie des couleurs
Fig. 5. – A. Plaque photographique. La face interne, qui porte la couche de gélatino-bromure d’argent, est baignée par le mercure B et constitue avec la lame de verre C une petite cuve. – D. Pinces servant à fixer aux montants les parois de cette cuve. – S. Photographie du spectre.
Fig. 6. – Schéma : A. Face interne de la plaque de verre qui supporte la pellicule impressionable dont l’épaisseur RR’ est considérablement grossie. – B. Mercure.
peu, le savant physicien saura compléter par la photographie colorée des paysages et des portraits l'admirable découverte dont il est l'auteur.
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