Les lumières

Pages: 17 (4131 mots) Publié le: 14 mars 2011
Propagation et perception[modifier]La lumière se déplace en ligne droite dans tout milieu transparent, en particulier le vide ou l'air. Elle peut en revanche changer de trajectoire lors du passage d'un milieu à un autre.

Dans le vide, la lumière se déplace à une vitesse strictement fixe (voir plus bas), et d'ailleurs indépassable. On trouve d'ailleurs souvent l'affirmation « la vitesse de lalumière est constante », le « dans le vide » étant alors sous-entendu. La lumière est un peu plus lente dans l'air, et notablement plus lente dans l'eau. Le principe de Fermat ou les lois de Descartes permettent de déduire les changements de trajectoire de la lumière lorsqu'elle passe d'un milieu à l'autre en fonction de sa vitesse dans chacun des milieux.

La lumière peut d'ailleurs êtredécomposée (les faisceaux prennent des directions différentes selon leur longueur d'onde, et donc selon leur couleur pour la lumière visible) à force de traverser différents milieux transparents, car la vitesse peut dépendre de la fréquence.

La lumière n'est perçue par un récepteur que si elle va directement dans sa direction. Cela peut paraître évident, mais dans les bandes dessinées, on voit souventun cône jaune sortir d'une lampe, alors qu'un observateur qui ne se trouve pas directement dans le faisceau ne percevra la lumière que si une partie est redirigée. Pour mettre en évidence un faisceau, il faut qu'il traverse un nuage de fumée ou de poussière (raison pour laquelle les boîtes de nuit combinent les lasers et les fumées).

Couleur[modifier]On prête plusieurs sens au mot « couleur ».L'un d'eux veut qu'une couleur corresponde à une lumière pure, d'une seule longueur d'onde. Une autre définition qualifie de couleur toute apparence obtenue par dosage des différentes lumières. Si le bleu est une couleur dans tous les cas, le blanc (réunion de toutes les longueurs d'ondes, ou de longueurs d'onde bien choisies), le magenta (réunion de rouge et de bleu) et le noir (aucune lumière)ne sont des couleurs que suivant la seconde définition.

Les deux représentations de la lumière[modifier] Comportement ondulatoire de la lumière[modifier]En 1678, Christian Huygens propose une théorie ondulatoire de la lumière, publiée en 1690 dans son Traité de la Lumière. Thomas Young expérimente en 1801 la diffraction et les interférences de la lumière. En 1821, Augustin Fresnel énonce quela conception ondulatoire de la lumière est seule capable d’expliquer de façon convaincante tous les phénomènes de polarisation en établissant la nature transversale des ondes lumineuses et en 1850, Léon Foucault fait prévaloir la théorie ondulatoire sur la théorie corpusculaire newtonienne avec son expérience sur la vitesse de propagation de la lumière. Il faudra attendre les travaux de JamesClerk Maxwell pour expliquer le phénomène ondulatoire : il publie en 1873 un traité sur les ondes électromagnétiques, définissant la lumière comme une onde qui se propage sous la forme d'un rayonnement, le spectre de ce rayonnement n'étant qu'une partie de l'ensemble du rayonnement électromagnétique, beaucoup plus large : infrarouge, ultraviolet, ondes radio, rayons X... Comme déjà dit, on peutqualifier ces rayonnements de lumière au sens large, ou alors restreindre le mot « lumière » à la lumière visible (« lumière visible » devient alors un pléonasme).

Les équations de Maxwell permettent de développer une théorie générale de l'électromagnétisme. Elles permettent donc d'expliquer aussi bien la propagation de la lumière que le fonctionnement d'un électroaimant. Pour les cas simples, leslois de l'optique géométrique décrivent bien le comportement des ondes (on démontre que ces lois sont un cas particulier des équations de Maxwell). Cette description classique est la plus utilisée pour expliquer la propagation de la lumière, y compris des phénomènes compliqués comme la formation d'un arc-en-ciel ou les fentes de Young.

Comportement corpusculaire de la lumière[modifier]Newton...
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