L’iridescence des ailes
de papillons est une couleur physique due à la diffusion de la lumière.
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La
vitesse de la lumière diminue lorsqu'elle pénètre
dans un milieu plus dense (indice otique). Elle est aussi déviée
et c'est la diffusion responsable de la couleur bleue du ciel. Ces phénomènes
de diffusion, lorsqu'ils sont cohérents, donnent naissance aux
couleurs physiques responsables de l'iridescence des nacres et des opales.
De telles couleurs apparaissent lorsque l'objet présente des structures
parfaitement régulières dans lesquelles les distances sont
du même ordre de grandeur que la longueur d'onde de la lumière.
C'est ainsi que la nature joue avec la lumière pour colorer les
ailes des papillons ou les plumes des oiseaux.
La matière peut aussi absorber une partie de l'énergie
que transporte la lumière. Ce sont les chocs inélastiques
responsables de la couleur des pigments et des teintures. L'énergie
absorbée permet de modifier le mouvement des électrons au
sein de la matière. Pour qu'un objet soit coloré, il faut
donc que les électrons puissent bouger et la couleur obtenue dépendra
de l'ampleur du mouvement ainsi créé. Les oxydes de transition
(fer, chrome, cuivre, cobalt,...), caractérisés par des
couches électroniques partiellement vides, sont utilisés
pour colorer les verres et les céramiques. Les oxydes de fer qui
donnent à la terre sa belle couleur ocre sont des pigments bien
connus depuis la préhistoire. Selon le traitement thermique qu'ils
subissent ils peuvent donner des teintes allant du jaune au rouge sombre
et même au noir.
Les propriétés des plantes tinctoriales sont dues à
des molécules organiques dont la couleur est liée à
la délocalisation des électrons au sein d'orbitales ?. On
peut donc la régler chimiquement en jouant sur le jeu des doubles
liaisons conjuguées. D'où la richesse des colorants synthétiques
qui ont fait la fortune de l'industrie chimique du 19ème siècle.
De la même façon, la couleur des pigments semi-conducteurs
(HgS, CdSe, ZnS, ....) peut être modifiée lorsque les particules
solides atteignent des tailles nanométriques (quantum dots).
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