Premières photographies couleur: l'origine des couleurs enfin comprise

Publié par Redbran le 05/04/2020 à 14:00
Source: CNRS
Une palette de couleurs sur une plaque argentée: voici à quoi ressemble la première photographie couleur de l'histoire, prise par le physicien français Edmond Becquerel, en 1848. Rapidement abandonné, son procédé avant tout empirique n'avait jamais été expliqué. Une équipe du Centre de recherche (La recherche scientifique désigne en premier lieu l’ensemble des actions entreprises en vue de produire et de développer les connaissances scientifiques. Par extension...) sur la conservation (CNRS/Muséum national d'Histoire naturelle/Ministère de la Culture) vient de le percer au jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début...), en collaboration avec le synchrotron (Le terme synchrotron désigne un type de grand instrument destiné à l'accélération à haute énergie de particules élémentaires.) SOLEIL (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification astronomique,...) et le Laboratoire de physique (La physique (du grec φυσις, la nature) est étymologiquement la « science de la nature ». Dans un sens général...) des solides (CNRS/Université Paris-Saclay). Les couleurs obtenues par Edmond Becquerel seraient dues à la présence de nanoparticules d'argent (L’argent ou argent métal est un élément chimique de symbole Ag — du latin Argentum — et de numéro atomique 47.) métallique, d'après leur étude publiée le 30 mars 2020 dans la revue Angewandte Chemie International Edition.


Edmond Becquerel, Spectres solaires, 1848, images photochromatiques, musée Nicéphore Niépce, Chalon-sur-Saône.

En 1848, au Muséum (Salle d'exposition du Muséum Provincial (1908) à Toronto (Ontario, Canada) Mangattan Museum (2001) à Ishinomaki (Japon), consacré aux oeuvres de Shōtarō...) d'Histoire naturelle (La démarche d'observation et de description systématique de la nature commence dès l'Antiquité avec Théophraste, Antigonios de Karystos et Pline l'Ancien. Le terme...) à Paris (Paris est une ville française, capitale de la France et le chef-lieu de la région d’Île-de-France. Cette ville est construite sur une boucle de la Seine, au centre du bassin parisien, entre les confluents...), Edmond Becquerel réussit à produire une photographie du spectre solaire en couleurs. Ces photographies, qu'il dénomme "images photochromatiques", sont considérées comme les premières photographies couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes lumineuses, avec une (ou des) amplitude(s)...) de l'histoire. Rares sont celles qui nous sont parvenues parce qu'elles sont fragiles à la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet) à 780nm (rouge). La lumière est...) et que, de surcroit, très peu furent produites. Il faudra attendre l'introduction d'autres procédés pour rendre la photographie couleur populaire.

Pendant plus de 170 ans, la nature de ces couleurs a été l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui...) de débats dans la communauté scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes scientifiques.), sans que l'on n'ait jamais tranché la question. C'est désormais chose faite grâce à une équipe du Centre de recherche sur la conservation (CNRS/MNHN/Ministère de la Culture) en collaboration avec le synchrotron SOLEIL et le Laboratoire de physique des solides (CNRS/Université Paris-Saclay). Après avoir reproduit le procédé d'Edmond Becquerel pour réaliser des échantillons de différentes couleurs, l'équipe a d'abord réexaminé les hypothèses du XIXe siècle (Un siècle est maintenant une période de cent années. Le mot vient du latin saeculum, i, qui signifiait race, génération. Il a ensuite indiqué la durée d'une...) à la lumière des outils du XXIe. Si les couleurs étaient dues à des pigments formés lors de la réaction avec la lumière, on aurait dû constater des variations de composition chimique d'une couleur à l'autre, ce qu'aucune méthode de spectroscopie n'a mis en évidence. Si elles résultaient d'interférences, comme les teintes de certains papillons, la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent abusivement confondu avec sa...) colorée aurait dû présenter des microstructures régulières, d'une taille proche de la longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en forme de lacet, sa...) d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de matière....) de la couleur en question. Or, aucune structure périodique n'a été observée au microscope électronique (Un microscope électronique est un type de microscope qui utilise un faisceau de particules d'électrons pour illuminer un échantillon et en créer une...).

En revanche, l'examen des plaques colorées a révélé des nanoparticules d'argent métallique dans la matrice faite de grains de chlorure d'argent et les distributions de tailles et de localisations de ces nanoparticules varient selon la couleur. Les scientifiques supposent que selon la couleur de la lumière (et donc son énergie), les nanoparticules présentes dans la plaque sensibilisée se réorganisent: certaines se fragmentent, d'autres coalescent. La nouvelle configuration confère au matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets. C'est donc une matière de base sélectionnée en raison de propriétés...) la faculté d'absorber toutes les couleurs de la lumière, à l'exception de celle qui lui a donné naissance: c'est donc cette couleur qui est perçue. Les propriétés des nanoparticules en lien avec les couleurs induites correspondent à un phénomène connu chez les physiciens sous le nom de plasmons de surface, des vibrations d'électrons (ici, ceux des nanoparticules d'argent métallique) qui se propagent dans le matériau. Les énergies de ces vibrations ont d'ailleurs pu être mesurées avec un spectromètre (Un spectromètre est un appareil de mesure permettant d'étudier de décomposer une quantité observée — un faisceau lumineux en spectroscopie, ou bien un mélange de...) dans un microscope électronique, confirmant l'hypothèse de l'équipe.

Ce travail a notamment reçu le soutien du programme SACRe de l'Université PSL, de l'Observatoire des Patrimoines de Sorbonne (La Sorbonne est un complexe monumental du Quartier latin de Paris. Elle tire son nom du théologien du XIIIe siècle Robert de Sorbon, le fondateur du collège de Sorbonne, collège...) Université et du réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des informations. Par analogie avec un filet (un réseau est un « petit...) national Microscopie (La microscopie est l'observation d'un échantillon (placé dans une préparation microscopique plane de faible épaisseur) à travers le microscope. La microscopie permet de rendre...) électronique en transmission et sonde (Une sonde spatiale est un vaisseau non habité envoyé par l'Homme pour explorer de plus près des objets du système solaire et, pour certaines, l'espace qui est...) atomique du CNRS (Le Centre national de la recherche scientifique, plus connu sous son sigle CNRS, est le plus grand organisme de recherche scientifique public français (EPST).) et du CEA.

En savoir plus sur Edmond Becquerel: Lumière sur Becquerel, sur CNRS le Journal.

Un symposium pour le bicentenaire de la naissance d'Edmond Becquerel devait avoir lieu le 24 mars. Une nouvelle date sera annoncée prochainement: www.ipvf.fr/edmond-becquerel-symposium

Bibliographie:
Spectroscopies and electron microscopies unravel the origin of the first colour photographs, Victor de Seauve, Marie-Angélique Languille, Mathieu Kociak, Stéphanie Belin, James Ablett, Christine Andraud, Odile Stéphan, Jean-Pascal Rueff, Emiliano Fonda, Bertrand Lavédrine. Angewandte Chemie International Edition, en early view le 30 mars 2020. DOI: 10.1002/anie.20200124. Aussi accessible sur https://arxiv.org/abs/2001.08078

Replication and study of the colouration of Edmond Becquerel's photochromatic images, Victor de Seauve, Marie-Angélique Languille, Saskia Vanpeene, Christine Andraud, Chantal Garnier, Bertrand Lavédrine, Journal of Cultural Heritage, 2020 (sous presse). https://arxiv.org/abs/2001.05250

Contacts:
- Marie-Angélique Languille - Chercheuse CNRS - marie-angelique.languille at mnhn.fr
- Bertrand Lavédrine - Chercheur (Un chercheur (fem. chercheuse) désigne une personne dont le métier consiste à faire de la recherche. Il est difficile de bien cerner le métier de chercheur tant les domaines de recherche sont...) MNHN - bertrand.lavedrine at mnhn.fr
- Véronique Etienne - Attachée de presse CNRS - veronique.etienne at cnrs.fr
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