Définition du mot lumière.

Définition du mot lumière

 

Lumière n. f. Ensemble des rayonnements électromagnétiques visibles, c'est-à-dire susceptibles d'être perçus directement par un oeil humain, dont les longueurs d'onde sont comprises entre 400 et 780 nm.

Toutefois, on étend souvent le domaine de la lumière à des parties invisibles du spectre, l'infrarouge et l'ultraviolet, dont les propriétés restent très voisines de celles de la lumière " visible ".

La lumière, qui fait partie des premiers phénomènes dont l'homme a pris conscience, a d'abord été étudiée sous l'aspect sensoriel, d'après les images perçues visuellement ; pour certaines études de ce genre (formation des images), on peut assimiler la lumière émise par une source à un faisceau de rayons rectilignes. Mais cette conception simplificatrice (qui suppose, notamment, une longueur d'onde nulle) se révèle incapable de rendre compte de la totalité des phénomènes de propagation de la lumière, et, pour une étude rigoureuse de tous les phénomènes lumineux, on doit recourir à deux théories physiques correspondant au double aspect de la lumière : ondulatoire et corpusculaire.

La théorie électromagnétique :
Dans la théorie électromagnétique, la lumière apparaît comme un phénomène ondulatoire périodique (car donnant lieu à des interférences) dont les longueurs d'onde sont de l'ordre de 0,5 µm, pouvant se propager dans le vide avec une vitesse finie, et dont la nature électromagnétique a été établie par les travaux de James Maxwell. En tant qu'onde électromagnétique (onde transversale composée d'une onde de champ électrique et d'une onde de champ magnétique) de fréquence très élevée, la lumière voit sa propagation perturbée, aussi bien par la présence d'obstacles matériels (provoquant des réflexions, des diffractions, des interférences, des réfractions) que par celle de champs électriques ou magnétiques (polarisation rotatoire). Sa vitesse de propagation, dont l'étude cinématique est à l'origine de la théorie de la relativité restreinte, égale à c = 299 792 458 m/s, est une constante universelle dont la valeur n'est pas modifiée par un changement de référentiel ; elle constitue la vitesse maximale de transmission des informations entre deux systèmes quelconques. Mais la théorie électromagnétique (macroscopique), qui décrit correctement les phénomènes de propagation, est insuffisante pour expliquer les interactions de la lumière avec la matière.

La théorie quantique :
Dans la théorie quantique, la lumière apparaît comme un flux discontinu de photons (particules élémentaires de masse au repos nulle), dont l'énergie est liée à la fréquence de l'onde par la relation W = h . n (h, constante de Planck ; n, fréquence) ; ce point de vue permet d'expliquer les observations relatives à l'émission et à l'absorption de lumière par la matière.

D'une façon générale, l'émission de lumière correspond à la libération de quanta d'énergie (sous forme de photons) par les électrons des atomes retournant à un niveau énergétique inférieur, après avoir été portés à un niveau supérieur par une action excitatrice fournissant l'énergie nécessaire ; suivant la nature de l'excitation, on observe les divers phénomènes d'incandescence ou de luminescence (thermoluminescence, électroluminescence, chimiluminescence, photoluminescence).

L'absorption, quant à elle, correspond à la capture de photons par les électrons des atomes, qui se trouvent ainsi portés à des niveaux excités ; ce qui peut se traduire, notamment, par l'échauffement d'une masse de matière ou par la production d'un courant électrique (effet photoélectrique).

La perception de la lumière :
La perception visuelle, c'est-à-dire l'excitation de la matière rétinienne, met en jeu une réaction photochimique, où le couplage se fait par une interaction électrique entre l'onde électromagnétique et le récepteur.

La lumière produite par une source ordinaire (lampe à incandescence ou à décharge) est généralement polychromatique et incohérente, c'est-à-dire formée d'ondes de fréquences différentes et dont les trains d'ondes sont émis aléatoirement. À chaque fréquence correspondent une énergie photonique et une sensation visuelle particulière, que l'on appelle couleur. La couleur n'est donc pas une propriété des corps matériels, mais une propriété de la lumière, émise ou reçue et réfléchie (ou transmise) par un corps ; la couleur correspondant au maximum de sensibilité de l'oeil humain est le vert-jaune (555 nm). On appelle lumière blanche toute lumière dont l'effet visuel est analogue à celui de la lumière naturelle (du jour), formée par la superposition d'ondes de toutes les fréquences du spectre visible.

Pour obtenir une lumière monochromatique, on peut soit filtrer une lumière blanche, soit utiliser une source ayant un spectre d'émission très étroit. Parmi les sources monochromatiques, les plus remarquables sont les lasers, dont l'émission des trains d'ondes est rendue cohérente.

Les propriétés optiques des corps (transparence ou opacité) dépendent uniquement du degré d'absorption de la lumière par leurs molécules ; certains corps présentent des propriétés optiques non linéaires, leur transparence, par exemple, variant sous l'action de la lumière qui les traverse.

Les rôles de la lumière :
La lumière constitue un élément fondamental pour l'activité de l'ensemble de la biosphère terrestre, et ses rôles sont multiples.


Rôle biologique : elle a probablement été un facteur essentiel de la formation et du développement de la vie sur terre, tant par le maintien d'une température ambiante favorable que par les réactions photochimiques (telle la photosynthèse) qu'elle permet.

Rôle psychologique : la lumière est le support informationnel le plus important pour l'homme, étant donné l'extrême richesse des perceptions visuelles. Elle détermine une grande partie de l'action psychologique du milieu (confort visuel, esthétique, sentiment de sécurité), largement utilisée par les arts.

Rôle technique : de nombreuses sciences et techniques ont pour objet l'étude ou la mise en oeuvre des propriétés de la lumière. Citons l'éclairagisme, la photographie, l'optique instrumentale, la spectrométrie, les arts, la photonique (ou optoélectronique).

Rôle économique : la lumière, qui a contribué à la formation des combustibles fossiles (pétrole, charbon), constitue une source énergétique vitale (énergie solaire).(source webencyclo)

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LUMIÈRE - Diffraction

On dit qu'il y a diffraction quand, dans un milieu homogène et isotrope (même vitesse de propagation pour tous les rayons lumineux quelle que soit leur direction), la lumière ne se propage pas en ligne droite. Les phénomènes de diffraction ne se produisent que lorsque la lumière rencontre des trous ou des obstacles dont les dimensions sont de l'ordre de grandeur de la longueur d'onde

LUMIÈRE - Dispersion et absorption

Suivant sa fréquence, un rayonnement électromagnétique interagit différemment avec la matière. Un des aspects de ce phénomène est la dispersion, c'est-à-dire la variation de l'indice de réfraction de la substance en fonction de la longueur d'onde. L'observation des faisceaux colorés émergeant d'un prisme éclairé en lumière blanche s'interprète en admettant cette loi de variation.

LUMIÈRE - Histoire des idées

La lumière est facilement associée à une notion d'évidence et de simplicité dont elle reste le symbole. La Genèse affirme que la lumière fut créée le premier jour, précédant ainsi largement une complexité du monde sans cesse accrue. Pourtant ce phénomène, le plus directement associé aux manifestations du monde sensible et aux perceptions visuelles immédiates, se révèle bientôt très mystérieux.

LUMIÈRE - Optique

Il est difficile de séparer nettement les notions de lumière et d'optique. La lumière, évidence sensible, apparaît communément comme première par rapport à l'optique, science dont l'objet est l'étude de la lumière et qui englobe toutes les techniques liées à son utilisation. Il est donc opportun d'insister ici sur les difficultés conceptuelles soulevées depuis toujours par la compréhension de la nature de la lumière et de réserver aux articles de l'ensemble optique le soin de décrire les moyens mis en œuvre pour la maîtriser.

LUMIÈRE - Polarisation

Les phénomènes lumineux peuvent, selon la théorie électromagnétique (cf. lumière - Optique), être considérés comme liés à la propagation simultanée d'un champ électrique E et d'un champ magnétique H, constamment perpendiculaires entre eux ainsi qu'à la direction de propagation, et dont les valeurs sont des fonctions sinusoïdales du temps.

LUMIÈRE - Réflexion et réfraction

Un rayon lumineux se propageant dans un milieu matériel (ou dans le vide) est généralement dévié lorsqu'il en rencontre un autre par diffusion, ou bien par réflexion ou par réfraction, selon qu'il reste ou non dans le premier milieu. Ces changements de direction obéissent aux lois de l'optique géométrique (Snell-Descartes).

LUMIERE - Phytochrome

La lumière n'est pas seulement pour les plantes la source énergétique de la photosynthèse. Elle contrôle leur développement, de la germination à la mise à fleur; elle intervient dans les mouvements de leurs organes et de leurs cellules; elle est, avec l'humidité et la température, l'un des paramètres les plus déterminants de leur transpiration et de leur équilibre hydrique.