Recherches sur la validité de la loi d'Abney impliquant l'addition intégrale des valences lumineuses élémentaires dans les flux composites - article ; n°1 ; vol.40, pg 52-83

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L'année psychologique - Année 1939 - Volume 40 - Numéro 1 - Pages 52-83
32 pages
Source : Persée ; Ministère de la jeunesse, de l’éducation nationale et de la recherche, Direction de l’enseignement supérieur, Sous-direction des bibliothèques et de la documentation.
Publié le : dimanche 1 janvier 1939
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Henri Piéron
III. Recherches sur la validité de la loi d'Abney impliquant
l'addition intégrale des valences lumineuses élémentaires dans
les flux composites
In: L'année psychologique. 1939 vol. 40. pp. 52-83.
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Piéron Henri. III. Recherches sur la validité de la loi d'Abney impliquant l'addition intégrale des valences lumineuses
élémentaires dans les flux composites. In: L'année psychologique. 1939 vol. 40. pp. 52-83.
doi : 10.3406/psy.1939.5749
http://www.persee.fr/web/revues/home/prescript/article/psy_0003-5033_1939_num_40_1_5749Ill
RECHERCHES SUR LA VALIDITÉ DE LA LOI D'ABNEY
IMPLIQUANT L'ADDmON INTÉGRALE
DES VALENCES LUMINEUSES ÉLÉMENTAIRES
DANS LES FLUX COMPOSITES
Par H. Piéron
I. — Introduction
Dans le mélange de radiations monochromatiques, par
exemple avec un couple de complémentaires, les
couleurs, en se composant, se neutralisent plus ou moins,
s'atténuent, s'annulent même, mais les luminosités propres
s'ajoutent, et Abney1, après quelques recherches, assez; som
maires d'ailleurs, affirma que cette addition était intégrale,
conformément aux implications de la théorie trichromatique
d'Helmholtz2. On désigne sous le nom de « loi d' Abney »
cette additivité lumineuse des radiations de toutes longueurs
d'onde.
Mais, comme sur un certain nombre d'autres points où
s'affrontèrent les théories opposées de Hering et de Helmholtz^
des controverses se sont élevées sur la question de l' additivité
lumineuse3. Les travaux de Brückner, de Kühne, de Hiecke,
de Kohlrausch s'opposèrent à ceux d'Exner sur ce point.
Dans ces travaux, il en est qui doivent être d'emblée
mis hors de cause, ce sont ceux qui se fondèrent sur l'emploi
de papiers colorés, mélangés par rotation de disques à sec
teurs hétérogènes, et qui furent à la base de la théorie des
couples antagonistes de Hering : par mélange des couples
1. W. Abney. Colour Photometry. II. Philos. Transactions of Royal
Soc, 1886.
2. Il a fallu toutefois certaines corrections de Schrödinger pour accor
der entièrement avec la loi d'Abney certaines expressions déduites par
Helmholtz de sa théorie.
3. Voir, dans le Handbuch der normalen und pathologischen Physiologie
de Bethe (t. XII /l) le paragraphe intitulé « Frage der Additivität ver
schiedenfarbiger Helligkeit » (p. 399-400) dans le chapitre « Licht und
Farbensin » de Tschermak. VALIDITÉ DE LA LOI d'aBNEY 53 . H. PIÉRON.
rouge-vert, jaune-bleu ou noir-blanc, on obtient dans tous
les cas, par neutralisation de sensations opposées, un gris
neutre moyen.
Il s'agit, dans ces cas, de perceptions de chroma ou d'al-
bedo, c'est-à-dire de propriétés reflexives des objets, percep
tions complexes dépendant d'un rapport entre l'éclairement
général tel qu'il est connu et l'aspect particulier des surfaces
examinées1. Il n'y a pas, dans ces perceptions, d'évaluation
directe de brillance. Le problème ne peut être posé que sur
le terrain des appréciations lumineuses dans des conditions
correctes d'isolement des stimulations.
Sur ce terrain, Hecht n'hésite pas à affirmer : « Die Hel
ligkeit ist additiv », il y a neutralisation seulement des qual
ités chromatiques.
Et pourtant, si l'on égalise à une même plage blanche
deux plages monochromatiques de couleur assez différente,
par exemple des complémentaires rouge et vert-bleue, et si
l'on réalise l'égalisation d'une plage mixte formée par la
superposition des deux flux monochromatiques, on n'obtient
pas, pour la plage blanche jugée d'égale brillance, une valeur
double comme l'exigerait la loi d'additivité, et comme le
comportaient les expériences d'Abney. C'est ce qu'a constaté
R. Hiecke, avec ses expériences fondées malheureusement
sur un dispositif assez grossier avec des filtres colorés2.
Évidemment, les phénomènes bien connus d'antagonisme,
dans leurs effets chimiques ou biologiques, entre des radiations
spectrales de grande ou petite longueur d'onde ne laisseraient
pas de rendre vraisemblable une neutralisation tout au moins
partielle des effets lumineux de couples complémentaires de
radiations annulant déjà leurs actions chromatiques propres.
Mais l'importance des corrections que ce fait exigerait
dans les déductions quantitatives du scheme trichromatique
adopté par les physiciens doit rendre prudent dans l'accep
tation de la non-additivité intégrale de radiations hétéro-
chromatiques.
Il m'a paru important d'examiner la question de plus
1. Et Judd a montré qu'on avait des impressions grises d'aspect
identique avec des actions lumineuses fort variables dans le mélange de
couples de papiers colorés (The spectral energy distributions produced
by rotary mixing of complementary papers. Journal of the Optical Society,
IX, 1924, p. 95-111).
2. R. Hiecke. Ueber neue Beziehungen zwischen Farbenempflndung
und Helligkeit. Zeitschrift für Sinnesphysiologie, LIX, 1928, p. 67-78. v>4 MÉMOIRES ORIGINAUX
près. Tout d'abord, le fondement expérimental de la loi
•d' Abney est-il solide ? Voici les données qu'a fournies Abney
à l'appui de son assertion de l'additivité intégrale :
Abney place trois fentes dans un spectre, l'une dans le
ïouge, l'autre dans le vert et la troisième dans le violet, et il
mesure la luminosité du rayonnement émanant de chacune
des fentes isolément ou du superposé de deux
quelconques des fentes ou des trois. Il indique les valeurs
suivantes obtenues en unités arbitraires.
Rouge 203
Vert 38,5
Violet 8,5
Rouge + vert . 242 -j- violet 214
Vert + 45
Rouge + vert + violet 250
Avec d'autres mesures, en situant différemment les fentes
dans le spectre, Abney dit avoir vérifié l'additivité dans les
limites des erreurs d'observation.
Mais il n'y a pas de données précises sur les conditions des
appréciations, sur les variabilités moyennes, etc. Pour une
comparaison directe de plages juxtaposées, l'une éclairée par
le rayonnement spectral monochromatique ou les rayonne
ments superposés, l'autre par un faisceau de lumière blanche
(réglable par jeu d'ouvertures en secteur variable, sur un
disque tournant), la précision des mesures est en quelque
sorte trop belle et n'inspire pas pleine confiance. Le support
expérimental pour la loi d'additivité est singulièrement grêle !
La question m'a donc paru mériter d'être reprise.
II. — Technique
Le Spectrocolorimètre, construit pour l'étude de l'établi
ssement de la sensation chromatique1 se prêtait bien à ces
recherches.
Je rappelle les éléments essentiels qui caractérisent cet
appareil (fig. 1).
Une plage photométrique permet la comparaison de deux
flux; l'un est constitué par un mélange réglable d'un flux
1. Voir la description de l'appareil dans les travaux suivants :
H. Piéron. Spectrocolorimètre permettant d'étudier l'influence du temps
sur la saturation apparente des couleurs. Revue d'Optique, 9e année, 1930,
p. 5-16. — Les lois du temps du chroma des sensations lumineuses. La
méthode. Année Psychologique, XXIX, 1929, p. 174-186. PIERON. VALIDITE DE LA LOI D ABNEY 55 H.
monochromatique spectral F1} et d'un flux de lumière blanche
totale F3 (et pouvant se limiter à l'un ou à l'autre), le second
par un mélange semblable, indépendant (F2 monochromatique
et F4 total) auquel peut être substitué ou ajouté, à volonté,
Fig. 1. — Schéma général du Spectrocolorimètre
La signification des lettres est indiquée dans le texte
un troisième flux F5, constitué, soit par des radiations spec
trales monochromatiques, soit par un rayonnement blanc
total.
Avec 3 sources Sx, S2, S3 (lampes Philips à arc de tungstène
en atmosphère de néon), dont les sphères lumineuses sont
projetées sur 5 fentes réglables (/i-/5), avec 5 dispositifs de
Niçois croisés , pour la graduation des 5 flux1, et
1. Les flux de lumière totale peuvent être filtrés par un verre bleuté,
étant donné que les sources ont une tonalité jaunâtre. En l'absence de ce
filtrage, les radiations donnant l'impression de complémentarité vis-à-vis
des radiations rouges extrêmes se trouvent nettement décalées vers le 56 MÉMOIRES ORIGINAUX
3 spectromètres (Spx, Sp2, Sp3) permettant de centrer sur une
fente réglable de sortie (/<>) une longueur d'onde déterminée
dans chacun des 3 flux monochromatiques, on a la possibilité
de réaliser des combinaisons nombreuses.
Pour les expériences envisagées, le principe d'utilisation
a été le suivant : Le flux Fx-Fg, ou flux A, a servi d'étalon
de comparaison pour les appréciations de luminosité, par avec, soit le flux F2 (monochromatique pur)
ou flux B, soit le flux monochromatique F5 ou flux C, soit
avec un mélange de ces flux B et C.
L'évaluation lumineuse, par comparaison avec le flux A,
du flux B, puis du flux C, ayant chacun une certaine valeur
quantitative et une longueur d'onde déterminée, est suivie
de l'évaluation lumineuse, toujours par comparaison avec le
flux A, de la somme des deux flux B et G superposés.
La loi d'additivité implique que, quelles que soient les
couleurs des flux B et C, voisines ou complémentaires, la
somme de deux flux égaux doit avoir une luminosité double,
aux erreurs d'observations près.
Nous allons voir que les résultats obtenus par évaluation
lumineuse en photométrie hétérochrome directe (compar
aison avec un flux A de lumière blanche des flux monochro
matiques isolés et de leur mélange), contredisent nettement
la loi d'additivité.
D'autres méthodes d'évaluation ont alors été utilisées par
photométrie de papillotement, et par comparaisons successives
dites « pas à pas », en juxtaposant des séries de couples de
nuances voisines, ou des échelons progressifs de saturation
compris entre la lumière colorée et la lumière blanche.
Ces techniques ont été possibles en passant d'un flux B
à A, puis de A à B ou à G, à nouveau de B ou C à A, et ainsi
de suite, pour les pas à pas, et en faisant se succéder à rythme
réglable les flux B et C, pour la photométrie de papillotement,
grâce à un écran mobile venant couper alternativement ces
flux au niveau d'une image réelle de la fente, les dimensions
de l'écran étant juste égales à l'écart des deux images1.
Les dimensions des plages rectangulaires observées en
superposition (plage supérieure pour le flux A, plage inférieure
vert, c'est ce qui s'est produit dans des séries d'expériences où le flux
de 540 mpt. paraissait' annuler la couleur du flux de 680 m\i.
1. Voir les détails de ce dispositif dans la description précitée. PIÉROÎV. VALIDITÉ DE LA LOI d'aBNEY 57 H. 58 MÉMOIRES ORIGINAUX
pour les flux B et C) ont été de 8 mm. de haut (grandeur
angulaire de 2°) et de 6 mm. de large (1° 30'). La hauteur
totale représentait donc une ouverture angulaire de 4°. Les
fentes d'entrée, ont été réglées à 0,10 mm. (sauf pour certaines
mesures où telle ou telle fente doit être un peu agrandie),
la fente de sortie à 0,25 mm., correspondant à 2,5 mjx autour
de 400, 10 mtx autour de 640.
III. — - Les résultats des évaluations
PAR COMPARAISON PHOTOMÉTRIOUE DIRECTE
Les expériences étaient faites en chambre très faiblement
éclairée. Trois radiations ont été choisies, correspondant au
rouge extrême (680 m[x), au vert (560 mfx) et au bleu violacé
{440 mu).
Le flux B est ajusté à cette longueur d'onde, de façon
fixe, avec une intensité moyenne (c'est-à-dire correspondant à
la moitié de la valeur maxima pour l'ouverture choisie des
fentes).
Le sujet doit régler photométriquement le flux A de
lumière blanche jusqu'à ce que la brillance lui paraisse égale
à celle du flux chromatique. L'égalisation est répétée 3 fois,
les chiffres de croisement angulaire des niçois sont lus et
traduits en valeur proportionnelle du flux total (égal à l'unité).
Le flux C est alors réglé à une certaine longueur d'onde, et,
ou bien on donne au flux une valeur fixe et l'observateur égal
ise la brillance de ce flux (substitué dans le cube photo
métrique au flux B) à celle du même flux A de lumière blanche
que dans la comparaison précédente (méthode 1), ou bien on
règle le flux A à la valeur d'égalisation avec le flux B et
l'observateur règle le flux G jusqu'à obtenir l'égalisation de
brillance (méthode 2). On fait toujours trois déterminations
dont on prend la moyenne. On superpose alors les deux flux B
et G avec leurs valeurs d'égalisation connues par rapport
au flux A, et l'observateur règle le flux A de manière à assurer
une brillance de la plage blanche qu'il éclaife égale à celle
de la plage colorée résultant de la superposition des deux
flux monochromatiques. On obtient encore une valeur
moyenne qui est rapportée à la valeur théorique, correspon
dant à la somme des deux brillances, séparément déterminées
des deux .flux superposés. H. PIÉRON. VALIDITÉ DE LA LOI d'aBNEY 59
Voici les résultats numériques obtenus chez une série de
sujets.
A) Sujet P.
I. — Longueur d'onde fixe du flux B : 680 mjj. (flux
maximum utilisé).
ire série. — La valeur lumineuse (en unités du flux A de
lumière blanche) est, pour le flux B, de 0,245 ± 0,02 (10 déter
minations) dans la plupart des mesures. Cette valeur lumi
neuse est indiquée entre parenthèses après la théo
rique de la somme des luminosités.
Longueur d'onde Luminosité Luminosité
du flux Luminosité observée théorique
additif C du flux des flux des flux
additif superposés superposés Rappo
0,098 0,235 0,208 (0,110) 1,130
680 0,122 0,344 0,937
0,074 0,146 1,065
660 0,165 0,206 0,749
0,265 640 0,327 0,877
0,213 0,329 620 0,959
600 0,260 0,688 1,362
590 0,220 0,535 1,150 0,368 0,465 0,060 0,510 0,260 0,657 0,330 0,137 0,451 0,275 0,505 0,367 0,343 0,375 (0,245) (0,063) (0,110) (0,048) 580 0,265 0,338 0,663
0,412 560 0,265 0,403
540 0,206 0,178 0,394
520 0,123 0,157 0,426
500 0,085 0,214 0,648
480 0,015 0,220 0,840
440 0,012 0,048 0,800
2e série. — - Les flux B (de X fixe) et G (de X variable) sont
l'un et l'autre établis à une valeur constante de luminosité
(en unités du flux A de lumière blanche). Cette valeur est
de 0,100, en sorte que la somme théorique est de 0,200.
Longueur d'onde Luminosité Rapport moyen
du flux additif C des flux des 2 séries
superposés Rapport de mesures
0,925 1,014 680 0,185
0,192 0,960 0,855 660
640 0,181 0,905 0,891
620 0,171 0,855 0,907
600 0,199 0,995 1,278
1,125 590 0,250 1,137
580 0,192 0,960 0,812
0,640 560 0,128 0,521
0,500 0,447 540 0,100
0,122 0,610 0,518 520
500 0,629
0,585 480 0,117 0,715
440 0,152 0,760 0,780 MÉMOIRES ORIGINAUX 60
IL — Longueur d'onde fixe du flux B : 570 mu..
La valeur lumineuse fixe du flux est de 0,066 (en unités
de luminosité du flux A de lumière blanche).
Luminosité Luminosité
Longueur d'onde observée théorique Luminosité
du flux du flux des flux des flux
additif G additif superposés superposés Rappoi
0,048 680 0,007 0,073 0,657
0,064 640 0,040 0,106 0,604
0,078 600 0,071 0,137 0,569
0,111 0,112 590 0,046 0,991 0,143 580 1,277
0,137 0,125 570 0,059 1,096
0,046 0,116 0,112 1,035 560
550 0,047 0,095 0,113 0,840
0,039 0,085 0,105 0,809 540
520 0,019 0,083 0,085 0,976
500 0,020 0,075 0,086 0,872
0,050 480 0,013 0,079 0,633
440 0,008 0,058 0,074 0,784
III. — Longueur d'onde fixe du flux B : 440 mu..
La luminosité du flux B est indiquée entre parenthèses
après la théorique de la somme des flux.
Luminosité Luminosité
Longueur d'onde observée théorique
du flux Luminosité du additif flux des flux des flux
additif G superposés superposés Rappo
680 0,047 0,048 0,814 0,059 (0,012)
640 0,048 0,800 0,060 0,052 0,043 0,048 0,923 0,009) Ann DUU ) J 0,096 0,095 0,105 0,905 0,034 590 0,040 0,052 0,654
585 0,025 0,030 0,811
580 0,038 0,040 0,851
570 0,033 0,033 0,733
560 0,035 0,038 0,854
0,017 0,037 0,045 0,032 0,044 0,053 0,047 0,042 (0,009) (0,012) 0,012) 540 0,033 0,051 1,214
520 0,050 1,190
500 0,044 0,062 1,170
480 0,020 0,043 1,344
440 0,008 0,018 1,058
B) Sujet G.
I. — Longueur d'onde fixe du flux B : 680 mu..
lie série. — La valeur lumineuse du flux fixe est inva
riable (égale en moyenne à 0,048 ± 0,010 du flux A de lumière
blanche).

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