Aventure Lumière
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La grande aventure de la lumière de la Vision à la Photonique Riad Haidar www.MiNaO.fr 1 sommaire Une lente maturation théories expériences-clés La lumière aujourd’hui un concept qu’on apprivoise… 2 une aventure universelle L’occident L’antiquité L’Asie: Chine et Inde La période arabe 3 une lente maturation: premiers pas La lentille de Nimrud Quartz poli (750 AC), Irak Focale: 110 mm conservée au British Museum Mo Di (470 – 390 av. JC) : philosophe chinois Le plus ancien document optique connu • Propagation rectiligne de la lumière - 500 0 500 1.000 1.500 2.000 4 une lente maturation: la période grecque Euclide (325) Pythagore (569) Ptolémée (90) JC 384 – 322 AC 580 – 495 AC 90 – 170 Les Grecs ne s’intéressent pas encore à la lumière… mais à la vision. Le mot grec optikos signifie « qui concerne la vue ». - 500 0 500 1.000 1.500 2.000 5 l’optique grecque • L’œil produit la lumière Pour Pythagore (570-480 AC) et Euclide (384-322 AC): l’œil permet la vision en émettant un rayon spécifique (le « quid»), qui se propage à travers un fluide qu’ils nomment « éther ». • En bon géomètre, Euclide établit : - les notions de rayon visuel et de propagation rectiligne - les lois de la réflexion • Ptolémée (90-170) fait la somme du savoir de son temps : - lois de réflexion, tables d’angles de réfraction, couleurs… => En 7 siècles, les idées n’ont pas fondamentalement évolué. 6 une lente maturation: la période arabe Al-Kindi Ibn Sahl Ibn al-Haytam Al-Farisi Le père de l’optique 801 – 873 940 – 1000 965 – 1040 1267 – 1320 • Encyclopédiste • Partisan de la • Loi de la réfraction. théorie d’Euclide • Etablit les règles de conception de lentilles et miroirs convergents - 500 0 500 1.000 1.500 2.000 7 Ibn Sahl Loi de la réfraction ou la loi des sinus (Descartes, Snell). 8 une lente maturation: la période arabe Al-Kindi Ibn Sahl Ibn al-Haytam Al-Farisi Le père de l’optique 801 – 873 940 – 1000 965 – 1040 1267 – 1320 • Encyclopédiste • Rupture avec l’héritage grec • Partisan de la • Loi de la réfraction. • Fonde l’optique moderne théorie d’Euclide • Etablit les règles de conception de lentilles • explique l’arc-en-ciel et miroirs convergents • notion de couleur - 500 0 500 1.000 1.500 2.000 9 l’optique arabe Ibn al-Haytam fonde la méthode scientifique (observation + expérimentation + mesure). Changement de paradigme : - il rejette l’émission de la lumière par l’œil - la lumière existe indépendamment de la vision L’optique comprend désormais deux parties : - une théorie de la vision (physiologie de l’œil et psychologie de la perception) - une théorie de la lumière (optique géométrique et optique physique) 10 une lente maturation: la renaissance européenne Galilée Bacon, Grossetête Vitellion 1564 – 1642 13e siècle • Encyclopédistes • « Passeurs de savoir » - 500 0 Descartes Kepler 1571 – 1630 1596 – 1650 • Optique instrumentale 500 1.000 1.500 2.000 11 Galilée La lunette astronomique Io Et la vitesse de la lumière ? 12 une lente maturation: la renaissance européenne Galilée Bacon, Grossetête Vitellion 1564 – 1642 13e siècle • Encyclopédistes • « Passeurs de savoir » - 500 0 Descartes Kepler 1571 – 1630 • Optique instrumentale 500 1.000 1.500 1596 – 1650 • Loi de la réfraction • Nature de la lumière 2.000 13 une lente maturation: les propriétés de la lumière Grimaldi Römer 1618 – 1663 1644 – 1710 • La diffraction Huygens Newton • La vitesse de la lumière 1643 – 1727 1629 – 1695 • La dispersion Nature de la lumière - 500 0 500 1.000 1.500 2.000 14 Grimaldi La diffraction la lumière est un fluide en mouvement ondulatoire La lumière n’obéit pas uniquement à des règles géométriques 15 Römer vitesse de la lumière = 299 792 458 m / s La lumière a une vitesse, qui n’est pas infinie 16 Newton La dispersion source : wikimedia commons La lumière blanche est composée de 7(!) couleurs 17 sommaire Une lente maturation théories expériences-clés La lumière aujourd’hui un concept qu’on apprivoise… 18 un concept qu’on apprivoise: l’optique moderne Grimaldi Römer 1618 – 1663 1644 – 1710 • La diffraction Huygens Newton • La vitesse de la lumière 1643 – 1727 1629 – 1695 • La dispersion • La lumière est une particule • La lumière est une onde Nature de la lumière - 500 0 500 1.000 1.500 2.000 19 Position du débat particule vs. onde Illustration avec la réfraction. V2 > V1 20 un concept qu’on apprivoise: particule ? Pendant un siècle, c’est l’idée de Newton qui prévaut. V2 > V1 21 un concept qu’on apprivoise: onde ? Young Fresnel 1773 – 1829 1788 – 1827 LE POINT BLANC DE POISSON Crédit photo : Institut d’Optique - 500 0 500 1.000 1.500 2.000 22 un concept qu’on apprivoise: onde ! Arago Fizeau 1786 – 1853 1819 – 1896 Foucault 1819 – 1868 La lumière va moins vite dans l’eau (Huygens) - 500 0 500 1.000 1.500 2.000 23 la lumière est une onde électro-magnétique Maxwell 1831 – 1879 rouge, λ = 650nm vert, λ = 550nm f ≈ 500 THz bleu, λ = 450nm - 500 0 500 1.000 1.500 2.000 24 pendant ce temps-là… Développement de l’optique instrumentale - 500 0 500 1.000 1.500 2.000 25 relance du débat: la lumière est une particule Hertz Planck 1857 – 1894 1858 – 1947 Einstein 1879 – 1955 Le photon - 500 0 500 1.000 1.500 2.000 26 la lumière est à la fois onde et particule De Broglie 1892 – 1987 Credit : NASA-Sonoma State University-Aurore Simonnet - 500 0 500 1.000 1.500 2.000 27 la lumière: un concept qu’on a apprivoisé… - 500 0 500 1.000 1.500 2.000 28 les grandes applications de la lumière 29 XXe siècle de la photonique à la nanophotonique… XXIe siècle Lee de Forest et sa triode micro-électronique opto-électronique montage optique actuel tout photonique 30 merci pour votre attention 31
