Garçon devant un ordinateur.jpg
LeSavant.svg

la cabane  •  le Savant  •  le Livre d'or

Participez ! Cet article, comme tous les articles de Vikidia, est peut-être incomplet et tu peux l'améliorer. Tu as des connaissances sûres sur le sujet (texte ou illustration) ? Alors n'hésite pas à les ajouter. Ta contribution est la bienvenue ! C'est à toi de jouer ! Clin d'œil

Lumière

« Lumière » expliqué aux enfants par Vikidia, l’encyclopédie junior
Aller à : navigation, rechercher
Voir l’article homonyme Pour l’article homonyme, voir : Auguste et Louis Lumière.
Radiomètre de Crookes : dans le vide, les palettes de mica, noires d'un côté, argentées de l'autre, tournent sous l'effet de la lumière.

La lumière est un facteur physique capable de rendre visible ou de rendre plus éclairé un objet pour l'œil : sans la lumière, on ne peut pas voir. Toutes les notions qui se rapportent à la lumière (la vue, les couleurs, le trajet des ondes lumineuses) forment une science appelée l'optique.

Comme le son, la lumière est une onde ; mais à la différence du son, la lumière peut se propager dans le vide. En une seconde, la lumière parcourt environ 300 000 000 mètres (300 000 kilomètres, soit environ 300 fois la distance Paris-Marseille).

De manière plus technique, on peut dire que la lumière est une onde électromagnétique, c'est-à-dire que c'est un champ électrique associé à un autre champ magnétique qui voyagent ensemble dans l'espace.

L'éclairement lumineux se mesure en lux, à l'aide d'un appareil électrique appelé luxmètre.

Schéma descriptif du voyage de la lumière.

Historique[modifier]

En 1905, Albert Einstein a démontré que la vitesse de la lumière était la vitesse maximale possible. Il a aussi démontré que plus un objet se rapproche de la vitesse de la lumière, plus sa taille nous semble écrasée dans la direction du mouvement et plus le temps semble passer moins vite pour lui. C'est le principe de la relativité restreinte.

Les sources de lumière sont de deux types :

  • les sources naturelles : le soleil et les autres étoiles ;
  • les sources artificielles : le feu (bougie), lampe électrique.

On sait aujourd'hui de quoi est composée la lumière : elle est une onde, mais aussi un flot de photons, petites particules pouvant être chacune considérée comme un « morceau » de lumière.
Attention ! La nature de la lumière (onde ou photons) dépend seulement de la façon dont on l'étudie : c'est-à-dire que dans certaines expériences, la lumière se comporte comme une onde, et dans d'autres, comme un rayonnement de photons.

La composition de la lumière et les couleurs[modifier]

La lumière décomposée dans un arc-en-ciel

La lumière blanche, c'est-à-dire la lumière du soleil ou des étoiles, est composée de plusieurs couleurs allant du rouge au violet. On peut voir ces couleurs distinctement avec un prisme (bloc de verre triangulaire en général) ou lorsqu'apparaît un arc-en-ciel (par temps de pluie, les gouttelettes d’eau jouent le rôle du prisme).

En 1666 Isaac Newton est le premier à décomposer la lumière blanche avec un prisme. Il capte une partie des rayons du soleil en les faisant passer par un petit orifice puis le fait pénétrer dans un prisme ; la lumière est alors déviée et réfractée sur un écran. On peut alors voir sur cet écran un dégradé de couleur allant du violet au rouge. Le spectre de la lumière est alors observable.

Décomposition de la lumière blanche avec un prisme

Chacun des objets qui nous entourent réfléchit (c'est-à-dire renvoie) certaines des couleurs qui composent la lumière blanche et absorbe les autres. La couleur d'un objet en plein jour est donc la couleur que l'objet réfléchit. Ainsi une tomate mûre est rouge parce qu'elle réfléchit la composante rouge de la lumière du soleil tandis qu'elle absorbe toutes les autres composantes, du violet à l'orange.

La superposition de différentes couleurs d’éclairage permet la synthèse d’autres couleurs. On peut parler dans cette optique de synthèse additive. Si l’on éclaire un objet par des lumières de différentes couleurs sa couleur change à chaque fois.

Notion de spectre[modifier]

Longueur d’onde[modifier]

La longueur d’onde est en fait la caractéristique propre à une lumière monochromatique (c’est-à-dire d’une seule couleur). Autrement dit chaque longueur d’onde correspond à une couleur précise.

Spectres[modifier]

Tout d’abord il existe trois types de spectre lumineux : les spectres continus, de bandes ou encore de raies. L’existence de ces différents types de spectres prouve que toutes les lumières ne sont pas équivalentes.

Spectre du visible[modifier]

Spectre du visible

Il comporte toutes les couleurs visibles par l’œil humain, c’est un spectre continu qui comprend toutes les longueurs d’ondes entre 400 et 800 nm. On peut ainsi dire que la lumière du soleil est une lumière polychromatique (qui contient plusieurs couleurs, plusieurs longueurs d’ondes). On peut noter que le spectre du visible est encadré par le domaine de l’infrarouge (au-dessus de 800 nm) et le domaine de l’ultraviolet (en dessous de 400 nm).


Spectre du laser[modifier]

Spectre de raie

C’est un spectre de raies caractéristique puisqu’il fait apparaître une seule et unique longueur d’onde, le laser est donc une lumière monochromatique (une seule couleur). Une source polychromatique est donc en fait une superposition de lumières monochromatiques. Un spectre de raies est composé de plusieurs longueurs d'ondes spécifiques.

Un symbole...[modifier]

Fête des lumières à Lyon le 8 décembre

En Occident, le contraste entre la lumière et l'obscurité est assimilé au combat entre le bien et le mal. Dieu est la « lumière des lumières ».

Dans de nombreuses civilisations, la lumière a été assimilée à l'intelligence, ou à la connaissance. Par exemple, en français, l'adjectif brillant est un synonyme d'intelligent ; l'obscurantisme désigne au contraire la volonté d'ignorer ou d'écarter la connaissance.

Le célèbre groupe anglais Pink Floyd a pris pour pochette de l'album The Dark Side of the Moon, le prisme de la couleur. Cet album fut vendu a plus de 50 millions d'exemplaires dans le monde entier.

Étymologiquement, Lucifer signifie le « porteur de lumière ».

Objet[modifier]

Une lumière est aussi un petit trou, prévu volontairement dans un objet pour faire passer quelque chose (une vis, un fil, une commande...).

Déformation du rayon lumineux[modifier]

La chaleur peut modifier le trajet du rayon lumineux, par exemple lorsque on fait chauffer un aliment, la chaleur déforme la lumière.

Voir aussi[modifier]

Sources[modifier]

Portail des sciences - Tous les articles sur la physique, la chimie et les grands scientifiques