PHOTOGRAPHIE DES COULEURS
Beaucoup de chercheurs se sont occupés de fixer les couleurs au moyen de la photographie, presque tous ont abordé le problème au point de vue chimique.
Ainsi, en 1810, Lubeck avait constaté que le chlorure d'argent préparé d'une certaine façon (c'était un mélange de chlorure et de sous-chlorure d'argent), exposé à l'influence des rayons diversement colorés, avait tendance à prendre une coloration approchant de celle des rayons incidents.
En 1841, Herschell étudia de nouveau les propriétés du chlorure d'argent et n'obtint aucun résultat appréciable.
En 1848, M. Ed. Becquerel reprit les études de ses prédécesseurs et arriva à la reproduction colorée directe du spectre solaire. Il se servait à cet effet d'une préparation sensible de sous-chlorure d'argent violet, étendue sur des lames d'argent poli. Les résultats obtenus représentaient assez exactement les couleurs de l'original, mais beaucoup plus faibles. Ces images avaient le défaut d'être altérées à la longue par la lumière du jour, même diffuse.
En 1865, Poitevin obtint sur un papier recouvert de sous-chlorure d'argent des images colorées. Mais, comme dans les expériences de M. Edm. Becquerel, elles s'effaçaient à la longue à l'exposition de la lumière blanche.
Depuis, les essais ont été nombreux, mais toujours sans résultats satisfaisants, et la reproduction photographique des couleurs n'avait pas fait un pas, lorsque tout récemment M. Gabriel Lippmann, membre de l'Institut, a présenté, dans la séance du 2 février de l'Académie des sciences, plusieurs épreuves colorées du spectre solaire obtenues directement avec la valeur propre et l'éclat de chaque bande. Ces épreuves sont ineffaçables pour les raisons que nous exposerons plus loin.
M. Lippmann, pour arriver à ce merveilleux résultat, s'est appuyé sur des procédés entièrement physiques et en se servant de considérations théoriques très ingénieuses et complètement en dehors des travaux que nous citions plus haut.
Nous croyons utile, avant d'entrer dans la description du procédé de M. Lippmann, de définir très succinctement et très sommairement certains principes de physique qui ont conduit ce savant à cette mémorable découverte.
Les physiciens admettent que la lumière est produite par la vibration d'un milieu élastique appelé éther, considérablement moins dense que les corps visibles. Cette théorie est appelée théorie des ondulations.
Soit, par exemple, R R', la direction d'un rayon lumineux (fig. l), la première molécule de l'éther qui transmet ce rayon a un mouvement vibratoire de R en R1, puis revient en R pendant que la seconde molécule va de R1, en R2. La troisième molécule va de R2 à R3, pendant que la seconde molécule retourne à R2, et ainsi de suite jusqu'à R'. Chaque mouvement d'aller et retour s'appelle onde, et la distance R R, ou R1 R2 s'appelle longueur d'onde et varie avec chaque couleur du spectre.
D'après les explications qui précèdent, on voit que, dans la propagation d'un rayon lumineux, chaque particule vibrante est en retard sur celle qui la précède. Ces retards, en s'ajoutant, font qu'à une certaine distance d'une molécule il en existe une autre qui vibre précisément en sens contraire; à une distance double, se trouve une vibration dans le sens primitif; à une distance triple un nouveau mouvement en sens inverse, et ainsi de suite.
De là, le curieux phénomène en vertu duquel deux rayons de même couleur, émanés de la même source, produisent des vibrations qui peuvent tantôt s'ajouter en produisant des maxima de lumière tantôt se détruire en donnant des minima de lumière ou de l'obscurité. Une petite différence dans le chemin parcouru suffit pour qu'elles soient en concordance ou en discordance, c'est ce qu'on appelle l'interférence, le nom de franges d'interférence est donné à l'ensemble de points minima et maxima les vibrations des molécules sont très petites et on une vitesse moyenne de un milliard trois cent cinquante deux millions de vibrations par seconde.
Tableau des longueurs d'onde pour les différentes couleurs du spectre.
Couleurs. Longueurs d'onde,
millimètre
Rouge 0.000688
Orangé 0.000583
Jaune 0.000551
Vert 0.000512
Bleu 0.000475
Indigo 0.000449
Violet 0.000423
C'est en partant de ces considérations, que M. Lippmann est arrivé à résoudre le problème si difficile de la reproduction photographique des couleurs.
Voici le mode d'application de son procédé:
Fig. 2.--Coupe du châssis creux pour démontrer l'action de la lumière dans l'épaisseur de la couche sensible. --P P support verre de la couche sensible.--S S couche sensible considérablement amplifiée.--C bande de caoutchouc. --V V fond de la cuve.--R R1, direction du rayon lumineux venant de l'objectif.--I I1 I2 points de concordance maxima. --R1 R2 R3 R4 points de discordance ou minima.--m m molécules de bromure d'argent.--L L lignes des maxima.--B B lignes des minima.
On forme une sorte de châssis creux ou cuve (fig. 2) avec deux plaques de verre dont les côtés sont garnis de bandes de caoutchouc, le tout est consolidé avec des pinces. Dans l'intervalle laissé libre, on verse du mercure, l'une des plaques porte une couche sensibilisée à l'argent tournée intérieurement, par conséquent, en contact avec le mercure. On dispose ce système derrière un objectif à la place du verre dépoli (fig. 3), de façon à ce que les rayons lumineux qui émanent de l'objet traversent le support de la couche sensible, la couche sensible elle-même, et arrivent en contact avec la surface du mercure, qui forme miroir réfléchissant.
Fig. 3.--Ensemble de l'appareil pour la photographie des couleurs. --C cuve à faces parallèles contenant les dissolutions d'hélianthine ou de bichromate de potasse.--D chambre noire.--O objectif.--B support de la cuve à mercure.--P plaque sensible.--C C bandes de caoutchouc.--V fond de la cuve. --M mercure.--S S pinces.--T table.
Examinons maintenant ce qui se passe pendant l'exposition. Soit R (fig. 2), un rayon venant de l'objectif, et traversant la couche sensible. Ce rayon aboutit en R1, à la surface du mercure; à ce point, il est réfléchi et revient sur lui-même dans la direction R1 R, il se produit alors le phénomène expliqué plus haut, c'est-à-dire qu'il y a interférence entre le rayon incident et le rayon réfléchi, et dans l'épaisseur de la couche sensible il se forme une série de franges d'interférence qui produisent des maxima de lumière aux points 1,11, I2, endroits où il y a concordance de vibrations, et des minima obscurs aux points R1, R2 R3, R4 où il y a discordance de vibrations.
La surface sensible est donc impressionnée dans son épaisseur seulement, aux points maxima, et se trouve subdivisée, après que les opérations photographiques ordinaires du développement sont terminées, par une série de couches ou lames transparentes d'argent réduit, séparées par l'intervalle même qui séparait deux maxima, c'est-à-dire égal à une demi-longueur d'onde. Ces tranches ont justement l'épaisseur nécessaire pour produire par réflexion la couleur incidente qui leur a donné naissance en vertu du phénomène des lames minces qui donne les couleurs des bulles de savon. Et comme, ici, les couches réfléchies superposées sont très nombreuses, l'éclat de l'épreuve peut être très grand. Sa durée est illimitée, puisque les couleurs sont formées physiquement par réflexion.
En effet, soient (fig. 4) M M une lame mince d'argent réduit ayant comme épaisseur une demi-longueur d'onde de la couleur agissante, le rouge par exemple, et S A un rayon de lumière blanche frappant presque normalement la surface de la lame.
Voici ce qui se produira:
Une partie du rayon S A se réfléchit en A, suivant A R, et l'autre pénètre en C où il est réfléchi de nouveau en A' en donnant le rayon A' R' parallèle à A R. Ces deux rayons, A R et A' R', interféreront entre eux, et comme le rayon réfléchi A' R' aura parcouru un chemin plus long A' C' A' que le rayon A R, égal à une longueur d'onde du rouge, les mouvements vibratoires des deux rayons ne seront plus en concordance, sauf pour ceux du rouge qui domineront à l'exclusion des autres.
Comme la couche sensible comprend un très grand nombre de lames, l'intensité et la pureté de la couleur seront augmentées.
Vu par transparence, le cliché est négatif, c'est-à-dire que chaque couleur est remplacée par sa complémentaire, le vert par du rouge et le rouge par du vert, etc., etc.
On voit donc que pour qu'il y ait formation de lames minces de l'épaisseur voulue, il faut que la substance sensible, bromure ou iodure d'argent, soit répartie à l'état de division en quelque sorte infinie, dans une couche transparente, telle que gélatine, albumine ou collodion, et que les molécules qui la composent aient un diamètre plus petit qu'une demi-longueur d'onde; sans cela les particules impressionnées aux maxima déborderaient sur les couches non impressionnées aux minima et ne produiraient plus les lames minces que l'on désire (fig. 2); les plaques sensibles du commerce ne peuvent servir à ces expériences, car les grains de bromure d'argent ayant plusieurs millièmes de millimètres de diamètre sont trop grossiers.
Pour avoir du bromure d'argent à l'état de division extrême, M. Lippmann a opéré de la manière suivante: Une solution de gélatine dans de l'eau chaude contenant du bromure de potassium est étendue sur une plaque de verre; lorsque cette couche est sèche, on la plonge dans un bain de nitrate d'argent, il se forme du bromure d'argent qui a toutes les conditions voulues de finesse pour servir à la reproduction des couleurs.
Une autre difficulté s'est présentée dans le cours de l'expérience, c'est la différence d'action photogénique des divers rayons colorés sur la surface sensible. Tout le monde sait qu'en photographie les couleurs rouge et jaune ne s'impressionnent que très difficilement, et, dans le cas qui nous occupe, le spectre se composant des couleurs rouge, jaune, vert, bleu et violet, les temps de poses étaient respectivement pour leur reproduction des heures, des minutes et des secondes.
M. Lippmann a tourné la difficulté en interposant sur le trajet des rayons lumineux devant l'objectif une cuve en verre à faces parallèles contenant une dissolution d'hélianthine dans l'eau. Cette substance a la propriété de ne laisser passer que les rayons rouge et jaune et d'arrêter les rayons bleu, violet et vert. On laisse alors poser le temps voulu pour impressionner le rouge et le jaune, puis on remplace l'hélianthine par une dissolution de bichromate de potasse suffisamment concentrée pour qu'elle arrête les rayons bleu et violet en laissant passer les rayons rouge, jaune et vert, qui posent le temps nécessaire; on remplace alors la dissolution de bichromate de potasse par une autre plus faible qu'arrête le violet seul, les autres rayons continuent à s'impressionner, on enlève enfin la cuve pour que le violet puisse poser, et on n'a plus qu'à exécuter ensuite les manipulations employées ordinairement dans les laboratoires photographiques.
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On comprend que l'opération, ainsi fractionnée, exige un temps de pose relativement très long. Le jaune et le rouge, par exemple, ne viennent pas en moins d'une heure. Encore M. Lippmann n'a-t-il pu reproduire que le spectre solaire, où les couleurs ont leur maximum d'intensité. De plus, il n'a obtenu, comme nous l'avons dit, qu'un cliché négatif où l'image n'a ses tons véritables que si on la voit par réflexion, sur un fond noir. De là, à pouvoir photographier des vues, des portraits, des paysages, il y a loin encore, puisqu'il faudrait non seulement pouvoir opérer beaucoup plus rapidement, mais encore trouver le moyen de transporter sur du papier ou sur un support analogue l'image obtenue sur la pellicule photographique. Mais si l'on songe aux progrès incessants faits par la science depuis trente ans, rien n'interdit d'espérer la solution complète du problème dans un avenir prochain.
Quoi qu'il en soit, un pas immense vient d'être fait, et M. Lippmann aura eu la gloire d'ouvrir une ère nouvelle et féconde à cette découverte toute française de la photographie.
Anthonny Guerronnan.
EN RUSSIE.--La bénédiction de la terre.
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