La lumière : origine et nature


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Nature de la lumière – Origine – ondes lumineuse

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Origine et nature

La lumière est produite par des sources naturelles (comme le soleil et les étoiles) ou artificielles, comprenant des sources incandescentes (lampe électrique), des sources luminescentes (tube au néon) des sources fluorescentes (tubes d’éclairage).
La lumière se propage en ligne droite ; mais elle est en même temps une suite de vibrations qui se déplacent en ondes ; ces vibrations sont transversales, c’est-à-dire perpendiculaires à leur sens de propagation.

La théorie ondulatoire de la lumière émise au XVlle siècle par Huyghens fût reprise au début du XIXe siècle par Young, puis par Fresnel et Maxwell. Depuis les physiciens ont développé la théorie corpusculaire (Max Planck, Louis de Broglie) afin d’expliquer tous les phénomènes physiques et chimiques liés à la lumière. Selon cette théorie, la lumière serait à la fois de nature ondulatoire et corpusculaire (Théorie des quanta).

Les ondes Lumineuses

On obtient des vibrations transversales —comme le sont celles de la lumière — en jetant une pierre dans l’eau : les molécules du liquide sont alors animées d’un mouvement oscillatoire. A la surface de l’eau se forment des rides circulaires concentriques. La crête de chaque ride est le ventre, le fond, le nœud la distance séparant deux nœuds (ou deux ventres) successifs représente la longueur d’onde, symbolisée par la lettre grecque lambda (λ). Un bouchon posé sur la surface de l’eau suit les oscillations de la masse liquide en se soulevant sur la crête des vagues et en s’enfonçant dans le creux, mais sans changer de place : c’est la preuve que l’énergie cinétique, provoquée par la pierre pénétrant dans l’eau, est transportée par les ondes, mais sans réel déplacement de la masse liquide. En réalité, le liquide ne fait qu’osciller perpendiculairement au sens de propagation des ondes. De même un rayon de lumière solaire est animé d’un mouvement vibratoire puisant son énergie dans la combustion du soleil.

ONDES FORMÉES A LA SURFACE D’UN LIQUIDE
La longueur d’onde λ. est la distance séparant deux ventres (crêtes) ou deux nœuds (fond).

Longueur d’ondes et fréquence 

Toute onde électromagnétique peut être schématisée par une oscillation ABC qui se propage selon la direction XY : sur la figure la longueur d’onde (λ) est représentée par la distance AC.
La fréquence : pendant une seconde l’onde lumineuse accomplit un nombre d’oscillations déterminé. Longueur d’onde, fréquence et vitesse de propagation  suffisent à caractériser un rayonnement. La longueur d’onde associée à la lumière est très petite ; pour la mesurer il a fallu adopter des unités de longueur appropriées :

REPRÉSENTATION D’UNE ONDE ÉLECTROMAGNÉTIQUE
La longueur d’onde λ est représentée par la distance AC.

Le micromètre ou micron (µ) qui vaut un millième de millimètre ; le nanomètre (nm) ou millimicron qui vaut un millionième de millimètre. L’Angstreőm (Å), unité spécialement utilisée pour la mesure des longueurs d’onde, qui vaut un dix-millionième de millimètre. Il s’ensuit qu’un micromètre vaut 10 000 Å et qu’un nanomètre vaut 10 Å


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