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  • Publié le : 17 février 2010
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La lumière

 La lumière a toujours intrigué les hommes. Elle est en effet un phénomène d’apparence si évidente mais pourtant si complexe. Sa nature est en effet difficile à concevoir. Composée de photons, elle est donc quantifiable (C’est la nature corpusculaire de la lumière). Néanmoins, à notre échelle, elle est soumise aux mêmes lois que les ondes (C’est la nature ondulatoire de lalumière).
            La lumière, comme le son, les vagues et bien d’autres phénomènes est une onde. Ces ondes se propagent non pas en transportant de la matière mais de l’énergie. Une des caractéristiques de la lumière est sa célérité, vitesse à laquelle elle se propage dans le vide. Cette vitesse est une constante fondamentale dont la valeur est fixée à 299 792 458 m/s-1. C’est pourquoi, il y aun décalage temporel entre l’émission et la réception de la lumière. Si le soleil s’éteignait, nous mettrions huit minutes à nous en apercevoir

Cependant, La vitesse de la lumière peut varier selon les milieux. C’est pourquoi, entre deux milieux, la vitesse de la lumière, et en conséquence, sa trajectoire, sont déviés. On représente ce phénomène appelé réfraction à l’aide de droitereprésentant la trajectoire d’un rayon lumineux. Cette déviation se mesure grâce à l’indice de réfraction calculée à partir de [pic] où c, est, la célérité de la lumière et v la vitesse de la lumière dans ce milieu.

[pic]
Source : http://www.clg-camus-bois-colombes.ac-versailles.fr/Vie%20des%20classes%202005/Lumi%E8r e /r%E9fraction/ex%20refraction.gif

Une onde lumineuse secaractérise par sa longueur d’onde. La longueur d’onde est une grandeur physique qui caractérise le trajet parcouru par l’onde pendant une période. La lumière est en effet une onde électromagnétique dont la longueur d’onde est comprise entre 380 nm et 780 nm. En deçà, on trouve le domaine de l’infrarouge et au-delà, c’est le domaine de l’ultraviolet.

[pic]
Source :http://piaf.culture.fr/sections/formation/module_08/images/s3/spectre/preview

Notre œil n’est pas capable d’interpréter ces domaines de longueur d’onde contrairement à nos appareils modernes. A chaque longueur d’onde du domaine de la lumière visible correspond une couleur. On distingue ainsi les couleurs chaudes associées aux hautes longueurs d’ondes et les couleurs plus froides. Maintenant que nous avons vu la naturedes couleurs, attardons nous sur leurs origines.

Les atomes qui composent notre matière, comprennent des électrons. Ces électrons qui gravitent autour du noyau se maintiennent à différent orbites plus ou moins éloignés selon leur état d’énergie. Un atome dont les électrons sont plus éloignés du noyau que la normale est dit « excité ». Plus un électron est éloigné du noyau et plus il a uneénergie potentielle élevée. Comment les électrons gagnent de l’énergie ? En absorbant un photon par exemple

Un photon n’est absorbé que si l’énergie qu’il transporte est égale à celle nécessaire à un électron pour changer d’orbite. L’énergie d’un photon est proportionnelle à sa longueur d’onde.

En effet, [pic]. Avec E l’énergie d’un photon, h la constante dePlanck  (approximativement 6,626069×10-34 J⋅s ≈ 4,13567 feV/Hz) et c la vitesse de la lumière (exactement 299 792 458 m/s),deux constantes et λ la longueur d’onde.

On peut donc réaliser un spectre électromagnétique qui  décompose le rayonnement électromagnétique ( dont la lumière fait partie ) selon ses différentes composantes en termes de fréquence (ou période), d'énergie des photons ou encore de longueurd’onde associée. La fréquence étant inversement proportionnelle à la longueur d’onde.

[pic]

Or nous avons vu que la longueur d’onde d’un photon correspond à une couleur, les atomes absorbent donc une couleur (longueur d’onde) spécifique à l’éloignement de la nouvelle orbite de l’électron à l’ancienne orbite.

Cet état d'excitation n'est pas un état stable pour un...
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