La lumière : vitesse, propagation, composition,


Banque de connaissance technique
Nature de la lumière – vitesse – propagation – composition

Retour au menu
Accès à la banque de connaissance scientifique

Lumière solaire ou lumière blanche

La lumière solaire, qui nous paraît blanche, est en réalité composée d’un mélange de radiations de diverses longueurs d’onde, chacune d’elles pouvant être caractérisée par sa longueur d’onde : à chaque longueur d’onde correspond une lumière de couleur déterminée.

Vitesse de propagation de la lumière

Pendant très longtemps, on a cru que la lumière se propageait instantanément ; mais depuis le XIX° siècle, cette vitesse a été mesurée avec précision. La vitesse de la lumière dépend de la nature du milieu transparent traversé : dans le vide elle est maximale et très proche de 300 000 km/s. Dans les autres milieux, elle est toujours plus faible : dans l’eau, 225 000 km/s environ ; 200 000 km/s dans le verre ordinaire.

 

Composition de la lumière blanche 

Lorsque l’ensemble des radiations solaires frappe nos yeux, nous ressentons l’impression de lumière blanche ; mais cette lumière blanche est formée d’un mélange d’un grand nombre de radiations correspondant chacune à une longueur d’onde et à une couleur déterminées. La démonstration en est faite — depuis Newton — en faisant tomber un faisceau de lumière blanche sur la face d’un prisme.

Expérience de Newton
 Dispersion de la lumière par le prisme.

Le faisceau émergent est dévié vers la base du prisme ; reçu sur un écran, le faisceau est étalé en un spectre de plages juxtaposées et colorées : c’est le phénomène de la dispersion.
Les radiations les plus déviées sont les radiations violettes ; les moins déviées, les radiations rouges.
En effet, les radiations sont d’autant plus réfractées (c’est-à-dire déviées vers la base du prisme) qu’elles sont de plus courte longueur d’onde. En examinant un spectre solaire — un arc-en-ciel, par exemple — l’oeil humain distingue trois zones principales : une zone violet-bleu, une zone verte, une zone rouge. Aux limites de recoupement de ces trois zones, on remarque deux bandes colorées plus étroites : une bleu-vert (entre le violet-bleu et le vert) et une jaune (entre le vert et le rouge).
Le spectrographe est un appareil qui permet d’obtenir un spectre très étalé selon les longueurs d’onde. Le spectre visible est compris entre les radiations de longueur d’onde 4 000 Â (violet) et 7 000 Â (rouge).

Les différentes couleurs correspondent aux longueurs d’ondes suivantes :

  1. 4 000 à 4 350 Å
  2. violet4 350 à 5 000 Å bleu
  3. 5 000 à 5 700 Å vert
  4. 5 700 à 5 950 Å jaune
  5. 5 950 à 6 250 Å orange
  6. 6 250 à 7 400 Å rouge.

Mais le spectre visible n’occupe qu’une place extrêmement réduite dans le spectre des ondes électromagnétiques : celui-ci s’étend en effet depuis les radiations de longueur d’onde 0,001 Å —longueur d’onde associée aux rayons cosmiques —jusqu’aux ondes hertziennes de la radio, dont la longueur d’onde peut dépasser 1 km.

Spectre visible

Répartition des radiations lumineuses selon la longueur d’onde.

Radiations invisibles : ultraviolet et infrarouge

Le spectre visible se prolonge sans solution de continuité, à chacune de ses extrémités de radiations invisibles. Du côté des courtes longueurs d’ondes, se trouvent les radiations ultraviolettes, lesquelles, dans des conditions particulières, impressionnent l’émulsion photographique.
Le domaine de l’ultraviolet est compris entre 4 000 Å et 100 Å. Les
radiations de plus courtes longueurs d’onde : les rayons X (de 100 Å à 0,01 Å) ; les rayons gamma (0,01 à 0,001 Å) peuvent également impressionner le film photographique pour y former des images.

Spectre des ondes électromagnétiques

1- Rayons cosmiques — 2- Rayons gamma — 3- Rayons X — 4- Ultraviolet — 5- Spectre visible — 6- Infrarouge — 7- Ondes ultra-hertziennes — 8- Radar — 9- Télévision — 10- Radio.

Du côté des grandes longueurs d’ondes, le rouge visible est prolongé par l’infrarouge qui agit sur les films photographiques spécialement sensibilisés. Le domaine de l’infrarouge est globalement compris entre 7 500 Å et 300 p. (soit 30 000 000 Å) Au-delà, commence le domaine des ondes radio hyperfréquences…


Retour au menu
Accès à la banque de connaissance scientifique