De même que nos autres sens, le toucher, le goût, l'ouïe, l'odorat, notre vue résulte d'une sensation. Notre oeil réagit à la réception de lumière et transmet un message à notre cerveau. Ces sensations que nous nommons "couleurs" sont en fait l'interprétation par le cerveau des codes transmis par l'oeil.

Cependant, notre oeil ne peut voir un objet et donc sa ou ses couleurs que dans trois cas : l'objet émet lui-même de la lumière (flamme, ampoule...), il réfléchit tout ou partie de la lumière reçue (la plupart de objets réfléchissent la lumière) ou transmet une partie de la lumière reçue après l'avoir filtrée (comme par exemple une diapositive ou encore des verres de lunettes de soleil).
Vous l'avez donc compris, pas de couleur sans lumière!

Par définition, la couleur est l'impression produite sur l'oeil par les diverses radiations constitutives de la lumière. Cette définition implique naturellement qu'avant de pouvoir parler de couleur, il est bon de comprendre ce qu'est la lumière ainsi que le fonctionnement de notre oeil.

Nous pouvons définir la lumière comme l'ensemble des rayonnements électromagnétiques visibles, c'est-à-dire susceptibles d'être perçus directement par un oeil humain, dont les longueurs d'onde sont comprises entre 400 et 780 nm.

Toutefois, on étend souvent le domaine de la lumière à des parties invisibles du spectre, l'infrarouge et l'ultraviolet, dont les propriétés restent très voisines de celles de la lumière " visible ".

La perception visuelle, c'est-à-dire l'excitation de la matière rétinienne, met en jeu une réaction photochimique, où le couplage se fait par une interaction électrique entre l'onde électromagnétique et le récepteur.

La lumière produite par une source ordinaire (lampe à incandescence ou à décharge) est généralement polychromatique et incohérente, c'est-à-dire formée d'ondes de fréquences différentes et dont les trains d'ondes sont émis aléatoirement. À chaque fréquence correspondent une énergie photonique et une sensation visuelle particulière, que l'on appelle couleur. La couleur n'est donc pas une propriété des corps matériels, mais une propriété de la lumière, émise ou reçue et réfléchie (ou transmise) par un corps ; la couleur correspondant au maximum de sensibilité de l'oeil humain est le vert-jaune (555 nm). On appelle lumière blanche toute lumière dont l'effet visuel est analogue à celui de la lumière naturelle (du jour), formée par la superposition d'ondes de toutes les fréquences du spectre visible.

Pour obtenir une lumière monochromatique, on peut soit filtrer une lumière blanche, soit utiliser une source ayant un spectre d'émission très étroit. Parmi les sources monochromatiques, les plus remarquables sont les lasers, dont l'émission des trains d'ondes est rendue cohérente.

Les propriétés optiques des corps (transparence ou opacité) dépendent uniquement du degré d'absorption de la lumière par leurs molécules ; certains corps présentent des propriétés optiques non linéaires, leur transparence, par exemple, variant sous l'action de la lumière qui les traverse.

La rétine de l'oeil contient deux types de cellules sensibles: les cônes et les bâtonnets.

Les bâtonnets sont responsables de la vision nocturne (vision scotopique) et possèdent un maximum de sensibilité vers 510 nm. Leur sensibilité est liée à un colorant, la rhodopsine, qui blanchit à la lumière du jour, expliquant par là leur insensibilité la journée. Les bâtonnets ne fournissent qu'une réponse photométrique et ne permettent donc pas de déterminer les couleurs: la nuit, tous les chats sont gris.
Ainsi, si nous ne possédions que des bâtonnets, et pas de cônes, comme la majorité de nos animaux familiers, nous verrions les couleurs en noir et blanc ! C'est le cas, par exemple, du chien.

Les cônes fournissent une réponse photométrique et chromatique, grâce à des pigments dont les maximums d'absorption se situent dans le bleu, le vert ou le rouge. C'est là la base de la vision des couleurs et son aspect trichromatique.

Toutefois, la perception des couleurs est un processus physiologique complexe où la longueur d'onde de la lumière est loin d'être l'unique déterminant de la sensation colorée.

Ainsi, on observe ce résultat, apparemment paradoxal : le mélange convenable d'une lumière bleue et d'une lumière jaune donne la sensation oculaire d'un vert, qui pourtant n'y est pas ; de même l'addition d'un indigo et d'un jaune donne la sensation d'un blanc, dit suggestif, par rapport à la lumière blanche objective, qui, elle, contient toutes les radiations du spectre coloré.

La sensation produite par une lumière quelconque provient du mélange, dans un rapport donné, d'une lumière blanche et d'une lumière monochromatique dite dominante.
Cela permet de caractériser toute lumière par trois grandeurs :

- sa luminosité, qui dépend du flux lumineux ;

- sa teinte, qui est fonction de la couleur pure dominante ;

- sa saturation, ou pureté, qui s'exprime par le rapport du flux lumineux de la couleur dominante au flux lumineux total (lumière blanche + lumière monochromatique dominante). La pureté d'une lumière blanche est 0, celle d'une lumière monochromatique est 1.

Deux lumières sont complémentaires quand, agissant simultanément et en proportions convenables sur l'oeil moyen, elles lui donnent l'impression d'une lumière blanche.