lumière. n.f., rayonnement électromagnétique auquel l'oeil est sensible. La lumière transporte de l'énergie, par exemple celle que fournit le Soleil, ce qui a permis le développement de la vie sur la Terre. Cette énergie est transportée par des particules, les photons (de masse nulle), chacun d'énergie hu , h étant égal à 6,624.10-34 joules-seconde (constante de Planck) et u étant la fréquence de la lumière. Parallèlement, la lumière peut se décrire comme étant la propagation par ondes d'un champ électrique : et d'un champ magnétique <. La propagation des champs est régie par les quatre équations de Maxwell qui déterminent l'interaction matière-lumière. Une lumière simple, dite monochromatique, correspond à une onde sinusoïdale caractérisée par sa longueur d'onde, ^, dans le vide, sa fréquence, , ou son énergie, . La vitesse de la lumière dans le vide, quel que soit le rayonnement considéré, est une constante ; elle vaut environ 3.108 m/s (ce résultat, vrai quel que soit le système de référence galiléen considéré, constitue le fondement de la théorie de la relativité). Les longueurs d'onde du spectre visible correspondent chacune à une couleur de l'arc-enciel ; du violet au rouge, elles s'étalent de 400 à 780 nanomètres environ. Par extension, on range dans le domaine de la lumière les radiations qui débordent légèrement de cet intervalle, l'ultraviolet correspondant aux longueurs d'onde immédiatement inférieures à 400 nanomètres, et l'infrarouge, aux longueurs d'onde immédiatement supérieures à 780 nanomètres. Une lumière quelconque est le plus souvent complexe, c'est-à-dire qu'elle est assimilable à une somme de rayonnements monochromatiques, dont les proportions relatives déterminent un spectre de longueurs d'onde. La lumière naturelle, blanche, est constituée d'un spectre continu de toutes les longueurs d'onde allant du violet au rouge. La propagation de la lumière, qui se fait en ligne droite dans le vide, est modifiée par la matière. Outre les phénomènes de réfraction et de réflexion (mis à profit dans les lentilles et les miroirs), les dimensions des instruments que traverse la lumière jouent un rôle. Lorsque ces dimensions sont beaucoup plus grandes que la longueur d'onde, on peut raisonner dans le cadre de l'optique géométrique. La lumière peut alors être assimilée à des rayons qui se propagent en ligne droite dans un milieu homogène. La vitesse de la lumière dans la matière est toujours plus faible que dans le vide, ce qui se traduit par des phénomènes de réflexion et de réfraction des rayons lumineux lorsqu'ils franchissent la surface séparant deux milieux (l'un de ces milieux pouvant être le vide). Lors de la propagation dans la matière, la lumière perd de l'énergie : il y a des phénomènes de diffusion (une fraction de la lumière est déviée de sa direction de propagation), et des phénomènes d'absorption de la lumière par le milieu. La couleur d'un objet est déterminée par les longueurs d'onde qu'il n'absorbe pas, donc qu'il renvoie ou laisse passer. Cependant, les instruments d'optique (lunettes, microscopes), fondés sur les lois de l'optique géométrique, ont des dimensions qui ne sont pas infinies, et leurs qualités sont limitées en raison des effets de diffraction : au passage dans l'appareil, la nature vibratoire de la lumière intervient, les faisceaux s'élargissent en une tache de Rayleigh, qui empêche la vision des petits objets. Lorsque l'on fait se superposer deux faisceaux lumineux issus de la même source, la nature vibratoire de la lumière se traduit également par des effets d'interférences. Origine de la lumière. Les atomes et les molécules, lorsqu'ils sont soumis à des excitations qui peuvent être purement thermiques, ou bien résulter de collisions avec des particules d'énergie élevée, émettent des rayonnements lumineux : l'émission thermique, telle que la produisent des corps incandescents, est généralement formée d'un spectre continu, dont le maximum a une longueur d'onde d'autant plus courte que la température est plus élevée. Les gaz excités, par exemple lors d'une décharge électrique, ont des spectres de raies de longueurs d'onde définies, caractéristiques des molécules dont ils sont formés. Le spectre de la vapeur de sodium est formé de raies entre 3 500 Å (ultraviolet proche) et 20 000 Å (infrarouge proche), dont deux particulièrement intenses de couleur jaune. Complétez votre recherche en consultant : Les corrélats célérité chromatisme - 1.BIOLOGIE couleur - La perception de la couleur diffraction diffusion - 1.OPTIQUE Einstein Albert interférence lentille - 2.OPTIQUE Maxwell James Clerk Newton (Isaac) oeil - Physiologie onde optique polarisation - 1.PHYSIQUE rayon - 2.PHYSIQUE rayonnement - Classification des rayonnements rayonnement - Le rayonnement électromagnétique - Le rayonnement visible réflexion - 1.OPTIQUE réfraction relativité sciences (histoire des) - La lumière Les livres lumière - méthode de Römer, page 2933, volume 6 lumière - méthode du miroir tournant, page 2933, volume 6 lumière - méthode de la roue dentée, page 2933, volume 6 lumière - halo dans l'atmosphère polaire, page 2933, volume 6 lumière - variation de la réfraction, page 2933, volume 6 optique - la grande aventure de la lumière, page 3595, volume 7
