ENERGIE ET LUMIERE
II - NATURE DE LA LUMIERE
La lumière est une onde électromagnétique, c'est à dire une région de l'espace qui possède des propriétés électriques et magnétiques particulières, caractérisées par un vecteur champ électrique E et un vecteur champ magnétique B qui sont perpendiculaires entre eux et dont les valeurs sont des fonctions sinusoïdales du temps : Ce sont donc des vibrations.
De plus ces vibrations se propagent dans l'espace à la vitesse C = 300 000 km/s, il s'agit donc d'une onde appelée onde électromagnétique.Les vecteurs E et B sont perpendiculaires entre eux et perpendiculaires à la direction de propagation de l'onde.
Ce sont les ondes électromagnétiques capables d'impressionner la rétine qui constitue la lumière. La sensation produite va dépendre de la rapidité des vibrations :
Les vibrations les moins rapides vont donner une impression de lumière rouge sombre alors que les plus rapides donneront une lumière violette sombre.
La grandeur caractéristique qui permet de différentier ces lumières est la longueur d'onde, λ , distance parcourue par l'onde pendant une période, alors qu'une vibration a été effectuée. Toutes les ondes électromagnétiques se déplacent dans l'espace à la même vitesse, donc celles qui vibrent moins vite ont plus de temps au cours d'une période, et vont effectuer un déplacement plus long que celles dont les vibrations sont plus rapides.
Donc on en déduit que la lumière rouge est caractérisée par une longueur d'onde plus grande qu'une lumière bleue : λ R = 800 nm et λ Vi = 400 nm.
Des ondes électromagnétiques de plus de 800nm (infra rouge) et de moins de 400nm (ultra violet) sont invisibles mais existent. Notre rétine n'y est pas sensible.
A une onde électromagnétique visible, de longueur d'onde donnée correspond une couleur donnée, c'est une radiation monochromatique.
Elle est caractérisée par l'énergie qu'elle transporte : Une radiation bleue dont les vibrations sont plus rapides, est plus énergétique qu'une radiation rouge dont les vibrations sont plus « calmes », à flux lumineux identique. L'énergie d'un faisceau de lumière monochromatique est transportée par les PHOTONS, grains élémentaires d'énergie, chaque photon correspond à une énergie E 0 = h ν = h C/λ expression dans laquelle h et C sont des constantes : la constante de Planck h = 6,626.10 -34 USI et la vitesse de la lumière C = 300 000 km/s.
ν = C/λ est la fréquence de la radiation en Hertz.
L'énergie d'une radiation ne varie pas de manière continue mais par quanta (elle est quantifiée).
Ceci constitue l'aspect corpusculaire de la lumière qui est complémentaire de l'aspect ondulatoire et qui permet d'interpréter des phénomènes différents (effet photoélectrique) de ceux interprétés par l'aspect ondulatoire (interférences lumineuses)
< L'origine de l'énergie produite au coeur d'une étoile | Mécanisme de production de la lumière >