Au début de l’année 1666, un jeune savant anglais nommé Isaac Newton obscurcit sa chambre, perce un petit trou dans son volet et place un prisme de verre sur le trajet du rayon de soleil. Sur le mur opposé, à près de sept mètres, il s’attend à voir une tache ronde. Il obtient une bande colorée environ cinq fois plus longue que large. La disproportion l’intrigue au point qu’il y consacre une série d’expériences, présentées en 1672 à la Royal Society de Londres. Sa conclusion bouscule une idée tenace : le blanc n’est pas une couleur pure. C’est un mélange de toutes les autres.
LE DÉCLIC EN IMAGE
Le prisme sépare ce qui arrive ensemble
La lumière blanche entre dans le verre ; ses différentes composantes ressortent dans des directions différentes.
Un même faisceau apporte un mélange de lumières.
Le passage dans le prisme change leur direction différemment.
Une bande de couleurs apparaît à la sortie.
LES BASESLes bases, si vous découvrez le sujet
- Lumière
- Ce qui arrive dans nos yeux et nous permet de voir. Elle peut être produite par une source ou renvoyée par un objet.
- Spectre
- L’ensemble des composantes d’une lumière, que l’on peut séparer en une bande colorée.
- Longueur d’onde
- L’espacement d’une onde lumineuse. Dans le visible, il aide à distinguer les couleurs.
Au fil de cette lecture
Pour voir, il faut recevoir de la lumière
Le Soleil et une lampe produisent de la lumière. Une table devient visible parce qu’elle renvoie vers nous une partie de la lumière qu’elle reçoit : sans éclairage, sa couleur habituelle disparaît dans le noir. La lumière transporte de l’énergie d’un endroit à un autre, y compris à travers le vide qui sépare le Soleil de la Terre.
On peut la décrire comme une onde, avec des ondulations plus ou moins espacées : c’est la longueur d’onde. Notre œil perçoit une plage étroite, d’environ 380 à 700 milliardièmes de mètre. Les plus courtes nous paraissent violettes, les plus longues rouges ; entre les deux s’étendent le bleu, le vert, le jaune et l’orangé.
Le prisme révèle ce qui était mélangé
Un prisme est un morceau de matériau transparent dont les faces ne sont pas parallèles. En traversant le verre, la lumière change de direction, et ce changement dépend de sa longueur d’onde : le violet est davantage dévié que le rouge. C’est la dispersion. Dans un verre courant, l’écart entre rouge et violet n’est que de quelques dixièmes de degré à l’entrée du verre ; sur quelques mètres de trajet, il suffit pourtant à étaler les couleurs en une bande.
Restait à prouver que le prisme trie la lumière au lieu de la teinter. Newton imagine pour cela son « expérience cruciale ». Il perce deux planches, à environ trois mètres et demi l’une de l’autre, pour ne laisser passer qu’une seule couleur sortie du premier prisme, puis l’envoie dans un second prisme. La couleur isolée ne change plus : un rayon rouge reste rouge, un rayon violet reste violet, chacun dévié de son propre angle. À l’inverse, une lentille qui rassemble toutes les couleurs reconstitue du blanc. Le verre ne fabrique rien : il sépare ce que la lumière solaire contenait déjà.
Un arc-en-ciel est une affaire de gouttes
Près de trente ans avant Newton, en 1637, le philosophe français René Descartes s’était attaqué à l’arc-en-ciel dans Les Météores. Pour étudier une goutte de pluie, il en utilise une géante : un gros globe rempli d’eau, sorte de goutte agrandie. En suivant le trajet des rayons, il comprend que la lumière change de direction en entrant dans la goutte, se réfléchit une fois à l’intérieur, puis change encore de direction en sortant. Il explique ainsi pourquoi l’arc apparaît à environ 42 degrés autour du point opposé au Soleil, celui où se trouve l’ombre de votre tête.
Descartes ne parvient pas, en revanche, à expliquer l’ordre des couleurs. C’est la dispersion de Newton qui complète le tableau : chaque longueur d’onde ressort de la goutte sous un angle légèrement différent, ce qui étale l’arc en bandes. Les couleurs se suivent d’ailleurs progressivement. Les sept couleurs apprises à l’école sont des noms commodes posés sur une transition continue.
Pourquoi une tomate semble-t-elle rouge ?
Sa surface absorbe une grande partie de l’éclairage et en renvoie surtout les composantes rouges. Sous une lumière blanche habituelle, ce mélange renvoyé produit la sensation de rouge. Sous un éclairage très différent, la même tomate peut paraître plus sombre ou changer d’apparence. La couleur dépend donc de l’objet, de la source et du regard.
Nos yeux possèdent trois familles de cellules sensibles aux couleurs, les cônes, et le cerveau compare leurs réponses. Un écran exploite ce fonctionnement : avec de minuscules points rouges, verts et bleus, il produit une impression de blanc sans reproduire le spectre du Soleil. C’est aussi pourquoi mélanger des lumières diffère de mélanger des peintures. Les lumières s’additionnent dans l’œil ; les pigments, eux, retirent chacun une part de la lumière qu’ils reçoivent.
Le blanc, une affaire de mélange
Une feuille de papier paraît blanche près d’une fenêtre comme sous une lampe chaude, alors que la lumière qu’elle renvoie a nettement changé. Notre vision s’adapte à l’éclairage ambiant et corrige une partie de l’écart. L’appareil photo d’un téléphone, lui, doit ajuster sa « balance des blancs » pour obtenir le même résultat.
Newton l’avait formulé à sa manière : le blanc est la couleur ordinaire de la lumière parce que les sources mêlent des rayons de toutes les couleurs. Quand l’un domine, la lumière en prend la teinte, comme la flamme jaune d’une bougie. Une même sensation de blanc peut ainsi naître du Soleil, d’une ampoule ou de trois points lumineux sur un écran. Ce que nous appelons couleur résulte toujours d’une rencontre entre une lumière, une matière et un œil.
Ce qu’on garde en tête.
- À partir de 1666, Newton montre avec deux prismes que la lumière blanche est un mélange : une couleur isolée ne se décompose plus.
- Le violet est plus dévié que le rouge : cette dispersion étale aussi l’arc-en-ciel, à environ 42 degrés de l’ombre de votre tête.
- La couleur perçue dépend de la lumière reçue, de l’objet et de nos trois familles de cônes ; plusieurs mélanges différents peuvent sembler blancs.
Ce que l’on sait. Ce qui reste ouvert.
Le schéma du prisme montre un principe, sans reproduire toutes les couleurs d’un spectre. Un écran ne peut pas présenter une lumière pure de chaque longueur d’onde. La couleur perçue dépend aussi de l’éclairage et de la vision.
LE DÉCLIC / À VOUS DE VOIR
Une couleur, une longueur d’onde.
Couleur et onde simplifiées. L’écran ne reproduit pas une longueur d’onde pure ; ce curseur ne simule pas un prisme.
UN PETIT DÉCLIC POUR LA ROUTE
Pourquoi une bande de couleurs apparaît-elle à la sortie d’un prisme éclairé par le Soleil ?
Remonter à la source.
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- Nouvelle théorie de la lumière et des couleurs (1672)Newton Project · Transcription de la lettre originale, anglais↗
- Newton, le prisme et le spectre solaireOpenStax · Astronomy 2e, anglais↗
- Descartes et le rayon de l’arc-en-cielCarl B. Boyer · Isis, 1952, JSTOR, anglais↗
- L’arc-en-ciel de Descartes à NewtonReed College · Essai de mathématiques appliquées, anglais, PDF↗
Sources consultées le 9 octobre 2026. Rédaction assistée par IA, sans relecture indépendante d’expert à ce stade.
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