lumière.

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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