Nous expliquons tout sur la lumière, l’histoire de son étude, comment elle se propage et d’autres caractéristiques. Aussi, lumière naturelle et artificielle.
Qu’est-ce que la lumière ?
Ce que nous appelons la lumière est la partie du spectre électromagnétique qui peut être perçue par l’œil humain . Il existe, en dehors de la lumière, diverses formes de rayonnement électromagnétique dans l’ univers , qui se propagent dans l’espace et transportent l’énergie d’un endroit à un autre (comme le rayonnement ultraviolet ou les rayons X), mais aucune d’entre elles ne peut être perçue naturellement.
La lumière visible est composée de photons (du mot grec phos, « lumière ») , une classe de particules élémentaires dépourvues de masse . Les photons se comportent de manière double : comme des ondes et comme des particules . Cette dualité confère à la lumière des propriétés physiques uniques.
L’ optique est la branche de la physique qui étudie la lumière , ses propriétés, son comportement, son interaction et ses effets sur la matière . Cependant, la lumière est l’étude de nombreuses autres disciplines telles que la chimie , la relativité générale ou la physique quantique , entre autres.
Voir aussi: matière noire
histoire de lumière
La nature de la lumière a toujours intrigué la race humaine. Dans les temps anciens, il était considéré comme une propriété de la matière , quelque chose qui émanait des choses. Il était également lié au Soleil , le roi des étoiles dans la plupart des religions et cosmovisions de l’ humanité primitive et, par conséquent, aussi à la chaleur et à la vie .
Les anciens Grecs considéraient la lumière comme quelque chose de proche de la vérité des choses. Il a été étudié par des philosophes comme Empédocle et Euclide, qui avaient déjà découvert plusieurs de ses propriétés physiques. De la Renaissance européenne , au XVe siècle, son étude et son application à la vie humaine ont pris un grand essor , avec le développement de la physique et de l’ optique modernes .
Plus tard, la gestion de l’électricité a permis l’éclairage artificiel des habitations et des villes , cessant de dépendre du soleil ou de la combustion de combustibles (lampes à gasoil ou à pétrole). Ainsi, les bases de l’ingénierie optique qui se sont développées au XXe siècle ont été posées.
Grâce à l’électronique et à l’optique, il a été possible de développer des applications pour la lumière qui, il y a des siècles, auraient été impensables. Il a accru notre compréhension de son fonctionnement physique, en partie grâce aux théories quantiques et aux énormes progrès de la physique et de la chimie qui en ont résulté.
Grâce à la lumière et à son étude, il existe des technologies aussi disparates que les lasers, le cinéma , la photographie , la photocopie ou les panneaux photovoltaïques .
caractéristiques lumineuses
La lumière est une émission ondulatoire et corpusculaire de photons , c’est-à-dire qu’elle se comporte en même temps comme si elle était faite d’ ondes et de matière.
Il se déplace toujours en ligne droite , à une vitesse définie et constante. La fréquence des ondes lumineuses détermine le niveau d’énergie de la lumière et c’est ce qui différencie la lumière visible des autres formes de rayonnement.
Bien que la lumière en général (à la fois du Soleil et d’une lampe) apparaisse blanche, elle contient des ondes dont les longueurs d’onde correspondent à chaque couleur du spectre visible.
Cela peut être mis en évidence en le pointant vers un prisme et en le décomposant dans les tons de l’ arc -en-ciel . Le fait qu’un objet ait une couleur particulière est une conséquence du fait que le pigment de l’objet absorbe certaines longueurs d’onde et en réfléchit d’autres, reflétant la longueur d’onde de la couleur que nous voyons.
Si on voit un objet comme blanc, c’est parce que le pigment réfléchit toute la lumière qui est émise sur lui, toutes longueurs d’onde. Si, au contraire, on le voit noir, c’est qu’il absorbe toute la lumière et que rien n’est réfléchi, on ne voit rien, c’est-à-dire qu’on voit noir. Les couleurs du spectre perceptibles par notre œil vont du rouge (longueur d’onde de 700 nanomètres) au violet (longueur d’onde de 400 nanomètres).
propagation de la lumière
La lumière se déplace en ligne droite à une vitesse de 299 792 4458 mètres par seconde dans le vide. S’il doit traverser des milieux denses ou complexes, il se déplace à des vitesses inférieures.
L’ astronome danois Ole Roemer a fait la première mesure approximative de la vitesse de la lumière en 1676 . Depuis, la physique a considérablement affiné les mécanismes de mesure .
Le phénomène des ombres est également lié à la propagation de la lumière : lorsqu’elle frappe un objet opaque, la lumière projette sa silhouette sur le fond, soulignant la partie bloquée par l’objet. Il y a deux degrés d’ombre : un plus clair, appelé pénombre ; et un plus sombre, appelé umbra.
La géométrie a été un outil important lors de l’étude de la propagation de la lumière ou de la conception d’artefacts pour obtenir certains effets, par exemple, le télescope et le microscope .
phénomènes lumineux
Les phénomènes de la lumière sont des altérations qu’elle subit lorsqu’elle est soumise à certains milieux ou à certaines conditions physiques. Beaucoup d’entre eux sont visibles au quotidien, même si on ne sait pas vraiment comment ils fonctionnent.
- Réflexion. Lorsqu’elle frappe certaines surfaces, la lumière est capable de « rebondir », c’est-à-dire de modifier sa trajectoire en décrivant certains angles prévisibles. Par exemple, si l’objet sur lequel il frappe à un certain angle est lisse et a des propriétés réfléchissantes (comme la surface d’un miroir), la lumière sera réfléchie à un angle égal à celui incident, mais dans la direction opposée. C’est ainsi que fonctionnent les miroirs.
- La réfraction. Lorsque la lumière passe d’un milieu transparent à un autre, avec des densités différentes , un phénomène appelé « réfraction » se produit. L’exemple classique est le passage de la lumière entre l’air (moins dense) et l’eau (plus dense), qui peut être mis en évidence en introduisant un couvert dans un verre d’eau et en remarquant comment l’image du couvert semble être interrompue et dupliquée, comme s’il y avait une « erreur » dans l’image. En effet, l’eau change de sens de propagation lorsqu’elle passe d’un milieu à un autre.
- diffraction. Lorsque des rayons lumineux entourent un objet ou traversent des ouvertures dans un corps opaque, ils subissent un changement de trajectoire, produisant un effet d’ouverture, comme les phares d’une voiture la nuit. Ce phénomène est typique de toutes les vagues.
- La dispersion. Cette propriété de la lumière est ce qui nous permet d’obtenir le spectre complet des couleurs en diffusant le faisceau lumineux, c’est-à-dire ce qui se passe quand on le fait passer à travers un prisme, ou ce qui se passe quand la lumière traverse des gouttes de pluie dans l’ atmosphère et génère ainsi un arc-en-ciel.
- La polarisation. La lumière est constituée d’ oscillations de champs électriques et magnétiques qui peuvent avoir des directions différentes. La polarisation de la lumière est un phénomène qui se produit lorsque, par exemple, au moyen d’un polariseur (comme des lunettes de soleil), les directions d’oscillation sont réduites de sorte que la lumière se propage avec moins d’intensité.
Lumière du soleil et lumière artificielle
La source de lumière traditionnelle de l’humanité provient du Soleil, qui nous irradie constamment de lumière visible, de chaleur, de lumière ultraviolette et d’autres types de rayonnement.
La lumière du soleil est essentielle à la photosynthèse et au maintien de la température de la planète dans des plages compatibles avec la vie. Elle est similaire à la lumière que nous voyons des autres étoiles de la galaxie , même lorsqu’elles sont à des milliards de kilomètres.
Depuis les temps les plus reculés , l’homme a essayé d’imiter cette source de lumière naturelle . Au début, il l’a fait en maîtrisant le feu, avec des torches et des feux de camp qui nécessitaient des matériaux combustibles et n’étaient pas très durables.
Plus tard , il utilise des bougies en cire qui brûlent de manière contrôlée, et bien plus tard, il crée des lampadaires qui brûlent du pétrole ou d’autres hydrocarbures , donnant naissance au premier réseau d’éclairage urbain, qui sera ensuite remplacé par le gaz naturel . Finalement, il est venu à l’utilisation de l’électricité , sa version la plus sûre et la plus efficace.
Continuer avec : Théorie des couleurs
