La lumière

La lumière
1 - Et s'il n'y a pas de lumière ?
Dans le noir, on ne voit rien !
Contrairement à une idée reçue, les chats ne voient pas dans le noir, ils ont simplement un système de vision qui
fonctionne mieux que le notre en faible lumière.
Pour que l'on puisse voir la forme, la couleur d'un objet, il faut que de l'énergie lumineuse (la lumière) aille de cet
objet à notre oeil.
Cette lumière peut être produite par l'objet lui-même (source primaire)
La lampe produit de la lumière. Une partie de celle-ci arrive dans notre oeil
ou venir d'un système d'éclairage qui illumine l'objet.
La fleur est éclairée par le soleil. Une partie de la lumière diffusée par cet objet arrive dans notre oeil.
Voir un objet, c'est recevoir des informations sur sa forme, sa couleur, sa position. Comme pour toute
information, il faut un émetteur (l'objet qui émet de la lumière ou diffuse de la lumière venant d'ailleurs), un
récepteur (notre oeil et notre cerveau qui décode l'information) et de l'énergie qui transporte l'information de
l'émetteur jusqu'au récepteur (la lumière visible). S'il y a un obstacle opaque sur le trajet de la lumière, on ne
voit pas l'objet.
Les notions acquises en 5ème : (à revoir sinon…)
Sources primaires et secondaires de lumière….Matériau Opaque - Translucide – Transparent ….
2 - La lumière se propage de façon rectiligne (rappel) et…
La lumière se propage à une vitesse fantastique ; dans le vide, elle voyage à 300 000 km/s
Les physiciens notent cette vitesse C :
C = 300 000 km/s
C = 300 000 000 m/s
C = 3.108 m/s
Dans l'air, la vitesse de la lumière est quasiment aussi grande.
300 000 km/s, cela correspond à 7,5 fois le tour de la Terre en 1 seconde !
Par comparaison, dans l'air au niveau de la mer, le son se propage à environ 340 m/s, soit environ 3 secondes
pour parcourir 1 km.
Application : Si la foudre tombe à 1 km de vous, il faudra 1/300 000 = 0,000 003 seconde pour que la lumière
de l'éclair arrive dans votre oeil. Par contre l'onde sonore correspondant au tonnerre prendra son temps pour
voyager et n'arrivera dans votre oreille qu'au bout de 3 secondes.
Cela permet d'estimer facilement la distance en km qui vous sépare du point d'impact de la foudre : à partir de
la vision d'un éclair, comptez les secondes jusqu'a entendre le coup de tonnerre et divisez le résultat par 3.
Si vous trouvez 1, ou moins de 1, il est plus que temps de vous mettre à l'abri !
La couleur - Synthèses
1 - Lumière blanche - Spectres
Les physiciens disent que la lumière du jour, comme celle de la plupart de nos lampes d'éclairage est de la
lumière blanche. De fait, ces lumières sont des mélanges de lumières colorées.
Lorsque l'on décompose une lumière, on peut voir les lumières colorées qui la composent.
Exemple : une irisation de la lumière blanche : l’arc en ciel .La lumière blanche du soleil est décomposée (dans
une direction précise) par les myriades de gouttes de d’eau (pluie).
Vous pouvez "fabriquer" votre arc en ciel en arrosant le jardin avec le soleil dans le dos, ou même dans la
cuisine avec un simple pulvérisateur et une lampe derrière vous ou en noyant un miroir dans une bassine
rempli, le tout exposé au soleil …
Il existe bien d'autres manières de décomposer la lumière…On peut obtenir des irisations avec :
- Une fine couche d'huile ou d'essence sur une flaque d'eau, bulles de savon,
- Effet de prisme : Un morceau de matière transparente aux bords non parallèles décompose la lumière ( bords
biseautés d'un miroir, verre taillé, diamant )
Avec un prisme équilatéral, on peut obtenir une large décomposition de la lumière.
La lumière rouge est la moins déviée, la lumière violette est la plus déviée.
- Effet de réseau : un objet muni de stries parallèles et très rapprochées décompose la lumière. C'est cet effet qui
permet de voir des couleurs sur un CD ou DVD.
Réseau : alternance de bandes noires et de bandes transparentes
Plus le réseau est serré, plus l'effet de décomposition de la lumière est important.
Avec des réseaux beaucoup plus serrés (entre 100 et 1000 traits par mm) on obtient des décompositions plus
larges de la lumière :
Réseau 140 traits par mm
Réseau 530 traits par mm
Certaines lampes (lampes à incandescence, c'est à dire avec un filament chauffé par le courant électrique)
donnent un spectre continu, du violet au rouge.
D'autres lampes, sans filament (lampes à décharge), diodes electroluminescentes (DEL) ne produisent que
certaines lumières colorées. On parlera alors de spectre discontinu. Le spectre obtenu dépend du gaz utilisé dans
la lampe ou du matériau émetteur de la DEL.
Dans certains cas, l'étude du spectre permet de connaître -à distance- la nature chimique du gaz qui produit la
lumière étudiée. Cette technique d'analyse, appelée spectroscopie est très utilisée aujourd'hui en laboratoire.
Une technique dérivée permet aux astronomes de connaître la nature chimique de nuages interstellaires ou des
couches superficielles d'étoiles situées à d'énormes distances de la Terre.