La
lumière
désigne les ondes éléctromagnétiques
visibles par l'œil humain, c'est-à-dire
comprises dans des longueurs d'onde de 380 nm (violet) à 780
nm (rouge), qu’on
appelle « spectre visible » en
effet d’autres ondes
électromagnétiques existent non visible par
l’homme mais bien présente qui ne
sont pas compris dans la fourchette [380 ; 780nm] (les rayons
gamma, X,
ultraviolets, infrarouges, les ondes radios...).
spectre de la lumière
visible
La
lumière
est un
phénomène qui se propage depuis les sources de
lumière, lampes, étoiles,
flammes, jusqu'aux récepteurs de lumière, oeil,
plaque photographique, caméra
vidéo.
Une source de lumière
transforme une forme d'énergie qui l'alimente,
(électrique, chimique,
thermique) en énergie lumineuse. La lumière
transporte cette énergie jusqu'au
récepteur.
Un récepteur est un
système qui transforme l'énergie lumineuse qu'il
reçoit en une autre forme
d'énergie (électrique, chimique, thermique).
Par exemple, une
lampe électrique transforme une partie de
l'énergie électrique qu'elle reçoit
en énergie lumineuse qui est conduite jusqu'à
l’œil humain qui va re traduire
ce signal lumineux en signal électrique.
La
lumière,
comme tout phénomène de déplacement,
peut se concevoir comme une onde ou comme
un flux de particules (concept du photon). Nous pouvons
voir les
objets qui nous entourent car
ils réfléchissent
la lumière vers notre oeil. Et
la couleur de ces corps dépend du spectre qu'ils envoient.
Si le spectre d'une
lumière envoyée par un corps possède
plusieurs longueurs d'onde, notre oeil
mélange chacune des couleurs et l'on distingue le
résultat.
Les
substances
transparentes permettent la propagation de la lumière. La
transparence d'une
substance dépend de la "couleur" (la longueur d'onde) de la
lumière. Aucune matière
n’est réellement
transparente (excepté le vide).
La lumière
est
toujours atténuée lors de la
traversée de la substance transparente et parfois
diffusée dans d'autres
directions.Si
le milieu de
propagation est homogène, la lumière
se propage dans toutes les directions sous forme d'une onde lumineuse
sphérique.
Maintenant que ce
passe t’il lorsque la lumière rencontre un objet
cela dépend de l’objet, s’il
est : transparent, il se
laisse
traversé par la lumière (verre) ; diffusant
: la lumière est réémise dans toutes
les directions; c'est le cas le plus
général. Quelques fois, l'objet absorbe toutes
les couleurs et ne diffuse que
quelques couleurs particulières ; absorbant
la lumière est absorbée par l'objet en question L'énergie
transportée par l'onde lumineuse est
transformée en d'autres sortes d'énergie
Vitesse de
propagation des ondes lumineuses
Dans
le vide, la
vitesse de propagation des ondes lumineuses est de c=299
792 458 m/s (soit
à peu près 300 000 000 m/s)
Dans
un milieu
transparent, la vitesse de la lumière dépend de
la nature de ce milieu et de la
couleur de la lumière. Par exemple elle est de
225 400 000 m/s dans l'eau, 200 000 000 m/s
dans le verre.
Elle
est toujours plus faible que dans le vide.
Si
le mileu n'est pas
homogène, (changement de milieu,obstacle..) il y a
un phénoméne
de réfraction ,
qui implique un changement d'indice
de
réfraction
Ce sont
des propriétés limites; un objet transparent est
toujours un peu diffusant et
absorbant
De plus,
ces propriétés peuvent dépendre de la
couleur de la lumière, de l'angle sous
lequel la lumière frappe l'objet etc... Lorsque
la lumière
frappe la surface d’un vitrage, la majeure partie de celle-ci
passe à travers
le verre. Cependant à chaque interface air verre air une
partie de cette
lumière est réfléchie et une partie
est absorbée en cours de traversée.
Couleur
longueur
d'onde
dans le vide (en µm)
fréquence
(en 10 13 Hz)
Indice
n
Vitesse
de propagation
(en km/s)
Ultraviolet
proche
0,361
83,0
1,539
194 797
Bleu
sombre
0,434
69,2
1,528
196 198
Bleu-vert
0,486
61,8
1,523
196 840
Jaune
0,589
51,0
1,517
197 621
Rouge
moyen
0,656
45,7
1,514
198 013
Rouge
sombre
0,768
39,1
1,511
198 406
Ce tableau nous donne différentes informations sur différentes
couleurs perceptibles par l’œil humain, telles que les longueurs d’onde dans le
vide, les fréquences (nombre de répétition du mouvement périodique de l’onde),
l’indice de réfraction n et enfin la
vitesse exacte de propagation de chaque couleur dans le verre
Prenons
maintenant l'exemple d'une pomme rouge pour expliquer la transmission
de la lumière. La raison pour laquelle on
voit cette pomme de couleur rouge est que lorsque la lumière
les frappe, la pomme absorbe les couleurs du spectre visible, sauf le
rouge.
Les ondes
dont la longueur correspond au rouge sont
réfléchies et captés par nos yeux. Les
autres ondes étant absorbées, elles ne sont pas
réfléchie par la pomme et
ne sont donc pas captées par nos yeux. Le spectre
d'absorption correspond aux
longueurs d'ondes qu'un pigment peut absorber.
Mais que ce passe t'il exactement au niveau de ce pigment
qui absorbe le rouge? Quelles sont les phénomènes atomiques de ce transfert ?