Carole Deumié
Institut Fresnel, UMR CNRST2I 6133,
Aix-Marseille Universités, Ecole Centrale Marseille

Mady Elias
INSP-UPMC, Paris

résumé
Changements de couleur dus à une modification d’état de surface
Nous distinguerons les cas des surfaces initiales faiblement et fortement rugueuses, c'est-à-dire dont la rugosité est inférieure ou supérieure à la longueur d’onde d’observation, car les méthodes d’analyse sont profondément différents.

1 - Rugosité multiéchelle et effets colorés
C. Deumié, G. Georges, C. Amra

De façon classique, les surfaces rugueuses présentent un comportement diffusant dépendant de leur profil spatial. Ce comportement varie spectralement, et participe aux effets colorés. L’échelle spatiale de la rugosité est un paramètre clé, que les composants considérés présentent des états de surface périodiques ou aléatoires. Pour appréhender ces phénomènes, il est nécessaire de raisonner dans les différents régimes de diffusion. Dans le cas des surfaces faiblement rugueuses, et par conséquent faiblement diffusantes, une approche théorique perturbative permet d’appréhender la notion de rugosité multiéchelle, et d’expliquer les variations spectrales de la diffusion associée, directement liée aux profils surfaciques. Dans ce régime, les composants présentent également des propriétés réfléchissantes. Lorsque les surfaces sont totalement diffusantes, une approche électromagnétique met en évidence une dépendance spectrale moins marquée.

Dans tous les cas, un traitement de la surface (dépôt d’une séquence multicouche à effet interférentiel) modifie les effets colorés, dépendant également du régime de diffusion de la surface initiale. Nous présenterons les résultats obtenus dans le cas de surfaces traitées aléatoires (exemple d’application pour les peintures) ou périodiques (exemple d’application pour les paillettes multicouches), et dans le cas de rugosités faibles ou fortes par rapport à la longueur d’onde.

II-      Surfaces fortement rugueuses
Mady Elias

C’est le cas des surfaces de peintures, de papiers, de tôles,… observées dans le visible. La surface est alors décomposée en une série de microfacettes caractérisée par leur densité de probabilité des pentes, qui peut être soit mesurée directement par profilométrie, ou goniophotométrie ou microscopie confocale. Elle peut également être modélisée. L’optique géométrique permet ensuite de relier les flux lumineux réfléchis à cette répartition géométrique de facettes, d’en déduire le spectre de réflexion diffuse et de calculer la couleur correspondante. Toute variation de l’état de surface peut ainsi être reliée à un écart de couleur.

Le calcul montre que plus la surface devient rugueuse, plus sa couleur se désature, et plus sa clarté augmente, l’effet étant d’autant plus marqué que la couleur est claire au départ. La teinte est cependant peu affectée par une telle modification. Des exemples seront présentés sur des œuvres d’art où l’artiste a volontairement utilisé le même pigment  mais une technique différente. Ce phénomène explique le blanchiment et l’opacité appelé « chanci » des œuvres  d’art anciennes dû à la micro-fissuration de leur vernis.