Nous vous expliquons ce qu’est la lumière, l’histoire, la vitesse et la propagation de ce phénomène. En outre, ses caractéristiques générales, ses théories et plus encore.
Qu’est-ce que la Lumière ?
La lumière est la partie du spectre électromagnétique qui peut être perçue par l’œil humain . C’est l’une des formes de rayonnement électromagnétique qui se propage dans l’ univers et transporte l’énergie d’un endroit à un autre.
Comme toutes les formes de rayonnement, la lumière a un double comportement, selon la mécanique quantique. D’une part, il se comporte comme une particule élémentaire sans masse appelée « photon » et d’autre part, il a des propriétés ondulatoires.
La branche de la science chargée d’étudier les phénomènes lumineux s’appelle l’optique.
Voir aussi : Pollution électromagnétique
histoire de lumière
La lumière est l’objet de la curiosité et de la vénération humaine depuis l’Antiquité . Les anciens Grecs la considéraient comme une source de vie et de vérité, et elle fut largement étudiée par Empédocle et Euclide. Certaines de ses propriétés physiques étaient déjà connues à cette époque, même si c’est à partir de la Renaissance que son étude et son application à la vie humaine prendront un véritable essor.
L’invention de l’électricité et la possibilité d’éclairer à volonté étaient un autre des grands moteurs de son étude, bien qu’il ait toujours été attentif à la discussion de savoir si la lumière contenait des particules ou si c’était une onde d’énergie.
Déjà au XXe siècle , l’ingénierie optique a pris le pas sur le développement, avec l’électronique, de nombreuses applications modernes de la lumière. Grâce aux théories quantiques et aux progrès de la science, le fonctionnement de la lumière était beaucoup mieux compris .
Des technologies telles que les lasers, les hologrammes, le cinéma , la photographie , la photocopie ou les panneaux photovoltaïques sont nées de cette évolution .
Vitesse de la lumière
La première mesure réussie de la vitesse de la lumière a été réalisée en 1676 par Ole Roemer, un astrologue danois. La physique contemporaine a cependant affiné les mécanismes de mesure pour pouvoir trouver la magnitude actuellement acceptée, qui est de 299 792 458 mètres par seconde, généralement proche de 300 000 kilomètres par seconde.
Il faut dire que cette vitesse fait référence à la lumière se propageant dans le vide puisque, lorsqu’elle se propage à travers la matière , sa vitesse décroît selon la nature de la matière traversée.
propagation de la lumière
L’une des premières caractéristiques constatées de la lumière est sa manière spécifique de se propager : en ligne droite . En fait, l’origine des ombres y est pour quelque chose, puisqu’en s’écrasant contre un objet opaque, la lumière projette sa silhouette : le fond environnant est illuminé à l’exception de la partie bloquée par le corps.
L’ombre est composée de deux régions : la pénombre (la partie la plus claire) et l’ombre (la partie la plus sombre).
Les jeux d’ombres, qui dépendent de la position et de l’angle de la source lumineuse, montrent qu’il est possible de prévoir le mouvement rectiligne des ondes lumineuses . En fait, c’est à cela que se consacre l’optique géométrique.
réfraction de la lumière
L’un des principaux phénomènes physiques observables de la lumière est la réfraction, qui se produit lorsque la lumière change de milieu de propagation . Lorsqu’il commence à se propager à travers un nouveau milieu, sa vitesse change et cela se traduit par un changement soudain de sa direction, ce qui peut donner une fausse impression de ce qui est observé.
C’est l’effet produit en introduisant une cuillère à café dans un verre d’ eau , par exemple. La réfraction donne l’impression que l’objet se brise lorsqu’il entre dans l’eau.
Plus le changement de vitesse est important (entre un milieu et un autre, par exemple l’air et l’eau), plus le changement de direction est important et plus l’effet visuel est prononcé.
diffraction de la lumière
Le phénomène de diffraction se produit lorsqu’un faisceau de lumière qui a une certaine direction passe à travers une ouverture étroite et détourne son cours dans de nouvelles directions, en utilisant l’ouverture comme un émetteur de nouvelle onde.
L’effet résultant est un faisceau de lumière qui semble « s’ouvrir ». C’est un principe largement utilisé en photographie et en conception télescopique.
Reflet de la lumière
Chaque fois que la lumière frappe la matière, deux phénomènes se produisent : une partie de cette lumière est réfléchie (on peut la considérer comme rebondissant sur la matière ) et une autre partie est transmise à la matière et la chauffe.
Lorsque la lumière blanche, qui a toutes les couleurs (la lumière du soleil par exemple), tombe sur un objet, seules certaines fréquences de lumière sont réfléchies et atteignent nos yeux . C’est ainsi que nous voyons la couleur de l’objet : elle correspond à la fréquence qui a été réfléchie, le reste a été transmis à l’objet.
Les surfaces optiques lisses ou polies, telles que les miroirs, réfléchissent la lumière au même angle d’incidence.
dispersion de la lumière
La dispersion est un phénomène qui implique qu’en pénétrant dans un corps transparent aux faces non parallèles (comme un prisme ou une goutte d’eau), la lumière se décompose en l’ensemble de ses couleurs .
Cela se produit parce que lorsque le support est changé, sa vitesse et sa fréquence d’onde varient, ce qui nous permet de voir tout le spectre de couleurs que contient la lumière blanche.
polarisation de la lumière
La polarisation est la capacité de certains cristaux translucides , une fois superposés et tournés selon un angle spécifique, à atténuer le passage de la lumière et à éviter certains angles de réflexion.
C’est ainsi que fonctionnent, par exemple, les lunettes de soleil ou certains filtres pour appareils photo , qui modulent grâce à ce système de cristaux la quantité de lumière qui peut pénétrer dans l’appareil ou l’œil humain.
Théories sur la nature de la lumière
Au fil du temps, de nombreuses approches théoriques de la nature de la lumière sont apparues. Quelques unes sont:
- Théorie des vagues . Il aborde la lumière en la considérant comme une onde électromagnétique, c’est-à-dire un champ électrique qui génère un champ magnétique (et inversement) et qui se propage indéfiniment dans l’espace. Cette perspective est utile pour décrire de nombreux comportements de la lumière, mais elle n’est pas aussi efficace pour dire ce qu’est exactement la lumière et comment elle est composée.
- Théorie corpusculaire . Considérez la lumière comme un flux de particules sans charge et sans masse appelées photons. Ainsi, il est possible d’étudier l’interaction de la lumière avec la matière à partir des considérations physiques entre électrons et photons.
- Théories quantiques . Ils sont nés de la nécessité de concilier les deux perspectives précédentes (la théorie des ondes et la théorie corpusculaire), mais ils ne peuvent toujours pas concilier leurs positions. De grandes avancées dans ce sens ont été les théories d’Einstein concernant la relativité et l’effet de la gravité sur le comportement de la lumière, ainsi que des approximations récentes d’une théorie du champ unifié, basée sur le travail avec des particules élémentaires.
Spectre électromagnétique
La gamme de tous les niveaux d’énergie possibles de la lumière s’appelle le spectre électromagnétique . Ce spectre est organisé en fonction de la longueur d’onde des émissions correspondant à chaque niveau, dont le spectre visible n’est qu’une partie délimitée.
Les longueurs d’onde perceptibles par l’homme vont de 380 nanomètres (où commence le spectre ultraviolet) à 780 (où commence le spectre infrarouge). Les couleurs associées à des températures plus élevées enregistrent des longueurs d’onde plus basses (ou des fréquences plus élevées), tandis que celles associées à des températures plus basses correspondent à des longueurs d’onde plus élevées ou à des fréquences plus basses.
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