Il y a quelques problèmes ici.

1. Un objet rose (# FF00FF) apparaît rose non pas parce que chaque atome est rose (il n'y a pas de longueur d'onde de lumière perçue comme étant la même rose par l'œil humain ordinaire. Ce qui se passe, c'est qu'un objet rose émet (ou réfléchit) une lumière de plusieurs longueurs d'onde qui pénètre dans l'œil et qui est détectée et traitée pour nous permettre de percevoir sa couleur comme étant rose. Un seul atome ne pourrait donc pas nous apparaître comme rose dans des conditions ordinaires car il n'émettra pas de photons aux longueurs d'onde appropriées assez rapidement pour que nous ne voyions aucune oscillation mais un rose constant.

2. Même pour les couleurs qui correspondent à une seule longueur d'onde de lumière, nous aurions besoin d'un nombre important d'atomes avant qu'elle n'émette suffisamment de photons pour former une distribution statistique stable des longueurs d'onde (appelée spectre d'émission), que nous pouvons alors percevoir et comparer aux couleurs que nous avons déjà expérimentées. Le nombre d'atomes nécessaires dépendra bien entendu du taux d'émission, qui est proportionnel à la puissance de sortie. Pour la réflexion, cela dépendrait en grande partie de l'intensité de la lumière incidente sur l'objet.

3. Et bien sûr, les molécules, les complexes et les structures macromoléculaires peuvent avoir des spectres très différents par rapport à leurs atomes constitutifs individuels, car les niveaux d'énergie des électrons changent radicalement lorsque des liaisons se forment (ou se rompent). Par exemple, $ Fe ^ {3 +} $ aqueux est jaune tandis que $ Fe ^ {2 +} $ est vert, tandis que $ Fe_2O_3 $ solide est brun rougeâtre.

4. Seulement 10% environ de la lumière incidente sur l'œil parvient réellement à la rétine. Même ceux qui frappent la rétine peuvent ne pas être détectés.

5. Un œil humain possède des récepteurs appelés cônes et bâtonnets. Incidemment, un bâtonnet can répond en fait à un seul photon qui frappe une molécule active en lui, déclenchant finalement une impulsion électrique dans le nerf optique. Un cône est théoriquement capable de répondre également à un seul photon, mais pour la raison ci-dessous, un seul photon ne nous suffit jamais pour voir sa «couleur».

6. Chaque cône absorbe des photons incidents de différentes fréquences avec des probabilités différentes. C'est précisément ainsi que nous pouvons voir de nombreuses couleurs en utilisant seulement 3 types de cônes, car la lumière de différentes longueurs d'onde peut être distinguée en fonction de leur absorption par chaque type de cône.

   ( https://en.wikipedia.org/wiki/File:1416_Color_Sensitivity.jpg)

   Mais comme un photon ne peut être absorbé que par un seul cône, cela implique également que la rétine plus le cerveau a besoin de plusieurs photons de la même source avant de pouvoir obtenir une image statistique de l'absorption par les 3 types de cônes, dont elle interprète comme une couleur. C'est la raison principale pour laquelle nous avons besoin de milliers de photons provenant d'une source ponctuelle avant de pouvoir clairement distinguer sa couleur de celle d'autres objets. Plus l'intensité de la lumière est faible, plus il nous est difficile de distinguer les couleurs. Et notez que nous percevons la combinaison de la lumière rouge pure et de la lumière verte pure (à savoir la combinaison de la lumière de deux fréquences différentes) de la même manière que nous percevons la lumière jaune pure (de la fréquence unique appropriée), car elles aboutissent au même profil d'absorption pour les trois types de cônes.

7. Les bâtonnets sont beaucoup plus denses que les cônes, sauf dans la fovéa où il n'y a presque pas de bâtonnets, et donc on peut mieux voir autour de la tache centrale dans l'obscurité. Dans la fovéa, les cônes sensibles au «bleu» (cônes S) sont également plus rares que les deux autres types à environ 5%, alors que les cônes sensibles au «rouge» (cônes en L) sont au nombre d'environ 50 % à 75%.

L'effet net est que vous avez besoin de quelque 100 000 photons provenant du même point incident sur votre œil avant de pouvoir percevoir sa couleur avec la précision humaine normale, encore plus pour la lumière bleue.

Et enfin, il y a la diffusion Rayleigh dans l'atmosphère terrestre, qui diffuse la lumière «violette» (longueur d'onde 400 nm) environ 7 $ fois plus forte que la lumière rouge (longueur d'onde 650 nm).

Cela dépend de ce que vous entendez par "voir". Dans un réseau de diffraction, même un photon tombera dans la bande de la "couleur" que sa fréquence / énergie lui attribue.

Un grand ensemble de photons est nécessaire pour "voir" la lumière qui est décrite par l'électrodynamique classique. Vous pouvez avoir une idée du nombre de photons nécessaires pour agir comme l'électromagnétisme classique, à partir de cette expérience à double fente, un photon à la fois:

Enregistrement par caméra à photon unique de photons à partir d'une double fente éclairée par une lumière laser très faible. De gauche à droite: image unique, superposition de 200, 1 000 et 500 000 images.

La seule image contient peut-être 50 photons; par 200 images, le motif d'interférence commence à apparaître. Je répondrais donc que, par 10000 photons, la couleur devrait être visible à travers les optiques compliquées de la rétine de l'œil.

Modifier après un vote négatif.

Veuillez noter que le titre de la question a été radicalement modifié après ma réponse. Il existe une réponse avec la perception. Cela couvre la détection des photons.

Pour voir la couleur d'un morceau de matière, il faut (1) une source de lumière et (2) un morceau de matière. Troisième cas (3) les atomes eux-mêmes peuvent être la source de lumière. Votre question n'est donc pas bien formulée. Vous ne verrez aucune couleur s'il n'y a pas de lumière.

Il semble d'abord se résumer à la question: combien de photons sont nécessaires sur une certaine zone de la rétine pour produire un stimulus de couleur?

Pour observer ce à quoi vous pensez à l'œil nu dans une pièce sombre, il vous faut:

• soit un morceau de matière suffisamment gros couplé à un faisceau lumineux suffisamment brillant

• ou un morceau de matière qui émet suffisamment de lumière par lui-même pour être remarqué et vu comme ayant une couleur

Vous devez savoir que vos résultats seront différents dans une pièce sombre et à la lumière du jour:

• dans une pièce sombre, les points clairs que vous observerez seront clairement visibles au-dessus d'un certain seuil

• à la lumière du jour, vous aurez besoin de plus de lumière, la lumière environnante "fondra" les stimuli

Si un physicien ici peut calculer la puissance en termes de photons, voici comment vous pourriez tester votre question:

Allez dans Photoshop et créez une image noire, dessinez maintenant des points de 1x1 pixels dessus et regardez l'image avec un grossissement de 100%:

(regardez attentivement il y a des points rouges, verts, bleus, magenta)

Personnellement j'ai un écran 15 pouces 4k, il est donc possible, connaissant la résolution de l'écran et la géométrie de ses sous-pixels, de déterminer la taille des points. Vous pouvez également calculer le nombre de photons émis par un point si vous connaissez la valeur de chaque couleur en termes de puissance radiométrique.

Le nombre de photons frappant votre rétine dépendra de la taille du pixel, de la couleur du pixel (le spectre d'émission du pixel avec une couleur RVB donnée) et de votre distance à l'écran.

Ce qui est intéressant ici, c'est que la réponse que vous cherchez dépend de la couleur du pixel:

• il m'est presque impossible de voir les pixels bleus à moins de m'approcher très près de l'écran

• La même chose est vraie avec les pixels rouges et magenta, mais je peux toujours les voir et leur couleur à une distance plus grande (environ 2 fois plus).

• Les pixels verts sont beaucoup plus lumineux (non pas parce qu'ils émettent plus de photons, mais plus probablement parce que ma rétine est plus sensible au vert), je peux toujours voir le point à + - 8 fois la distance, MAIS, après uncertain seuil, je ne vois que a monochromatique dot, pas un green.

Vous pouvez maintenant voir que la réponse à votre question est plus compliquée qu'impliquée dans la façon dont vous l'avez posée.

La couleur est un phénomène biologique / mental, pas physique.

Ceci est bien illustré par la couleur rose, ou par le fait que la lumière rouge et la lumière bleue forment ensemble la lumière rose:

Les couleurs primaires de la lumière sont le rouge, le vert et le bleu, non à cause de la physique, mais parce que ce sont les longueurs d'onde auxquelles nos yeux sont sensibles.

Les courbes de réponse pour chaque couleur sont quelque peu larges, en conséquence: si la lumière jaune frappe nos yeux, elle stimule un peu les récepteurs rouges et les récepteurs verts un peu. Si notre œil est stimulé par une lumière rouge mélangée à une lumière verte, les signaux produits par les cellules sont indiscernables du jaune. C'est ainsi que les moniteurs d'ordinateur nous font croire qu'ils produisent un spectre.

Le rose n'est pas une couleur dans la mesure où il n'y a pas de longueur d'onde unique de lumière que vous puissiez qualifier de «rose» de manière significative - il DOIT être un mélange. La raison en est que si vous aviez une longueur d'onde entre le rouge et le bleu, elle ne stimulerait pas les récepteurs rouge et bleu de la même manière que la lumière jaune le fait pour les récepteurs rouge et vert - la longueur d'onde entre le rouge et le bleu est simplement verte. Nous percevons la "couleur" rouge + bleue non pas comme une interpolation, mais comme une hallucination entièrement nouvelle et non physique d'une "couleur" qui "n'existe" pas vraiment dans le monde réel.

Comme d'autres l'ont souligné, les atomes simples ont une couleur. Ceux-ci donnent les spectres caractéristiques des lampes au néon, ou les spectres d'absorption des couches extérieures des étoiles. Lorsque différents atomes sont ensemble dans un mélange, nous voyons leur couleur globale comme un mélange (marron, peut-être). Ou, si les atomes sont suffisamment proches pour que leurs fonctions d'onde se chevauchent (c'est-à-dire qu'ils ont une liaison chimique), alors la longueur d'onde caractéristique de toute la collection pourrait changer (IIRC, c'est pourquoi certains métaux tels que l'or ont des couleurs anormales).

En gros, les longueurs d'onde de la lumière sont toutes présentes dans la nature.Quant à la couleur, c'est un produit de notre esprit et de nos yeux.

Chaque type d'atome a un spectre d'absorption / transmission spécifique, tout comme chaque type spécifique de molécule, par ex. une molécule d'eau qui est composée de deux atomes d'hydrogène et d'un atome d'oxygène. Le spectre correspond aux fréquences / longueurs d'onde de la lumière émises ou absorbées par la molécule et à la quantité de chaque fréquence / longueur d'onde. Nous interprétons différentes fréquences / longueurs d'onde comme des couleurs différentes.

Si vous pouvez stimuler un seul atome pour produire suffisamment de lumière assez rapidement, vous pourrez voir la couleur (un mélange de toutes ses fréquences d'émission). La réponse est donc qu’un seul atome est nécessaire, dans les bonnes conditions.

Lorsque vous avez plus d'atomes, chacun peut émettre moins de photons en moyenne pour donner la même intensité globale. Il y a l'avantage supplémentaire que les atomes sont répartis sur une zone plus large, ce qui signifie qu'une plus grande partie de votre rétine peut être stimulée en même temps.

Le reste de votre question concerne la biologie, pas la physique, c'est-à-dire quelle est la sensibilité de l'œil humain à la lumière et quelle quantité de lumière est nécessaire pour voir la couleur? C'est la question à laquelle tout le monde a répondu.

Je pense que la question est mal posée.Même des atomes simples peuvent "avoir une couleur" si vous définissez avoir une couleur comme émettant des photons avec une certaine fréquence.La question devrait plutôt être: combien de ces photons par temps l'œil humain doit-il absorber pour percevoir la couleur correspondante?Cependant, il s'agit plutôt d'une question biologique que physique.

Tout d'abord, les atomes individuels ont une couleur; La couleur correspond aux différentes longueurs d'onde libérées par l ' atome lorsqu'il est excité.Deuxièmement, pour voir la couleur, vous avez besoin d'environ 0,1 millimètre carré d'atomes car c'est à quel point l'œil nu peut voir.