La lumière
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Introduction :
La lumière est omniprésente tout autour de nous. C’est une forme d’énergie vitale pour les êtres vivants. C’est elle qui rythme nos journées, qui nous permet de voir, qui alimente les panneaux solaires, ou encore qui permet aux plantes de pousser.
Ce cours s’intéresse aux propriétés physiques de la lumière.
Nous allons dans un premier temps définir la lumière puis nous verrons qu’il existe des sources primaires et des sources secondaires de lumière.
La lumière
La lumière
Définitions
Définitions
Définition
Lumière :
La lumière correspond à un déplacement d’énergie sans transport de matière. C’est une onde dite électromagnétique. On estime sa propagation dans le vide à $300\ 000\ \text{km/s}$.
Définition
Onde électromagnétique :
Une onde électromagnétique est un déplacement d’énergie dont la particularité est de se déplacer dans le vide.
Il existe 7 grandes catégories d’ondes électromagnétiques :
- les ondes radio, qui sont utilisées pour les émissions radio ;
- les micro-ondes, qui sont utilisées dans les appareils à micro-onde ;
- les infrarouges, qui sont utilisés dans les télécommandes à distance ;
- le spectre visible, qui est défini par la fourchette de longueurs d’onde lumineuses que l’œil humain peut percevoir ;
- les ultraviolets, qui sont utilisés pour vérifier l’authenticité d’un billet de banque ;
- les rayons X, qui sont utilisés lors des radiographies ;
- les rayons gamma, qui sont émis lors des désintégrations radioactives.
À retenir
Lorsqu’on parle de lumière on s’intéresse à la partie visible du spectre électromagnétique.
Propriétés
Propriétés
Comme il a été dit dans la définition, la lumière a la caractéristique de se propager dans le vide.
Une autre propriété de la lumière est de se propager de manière rectiligne lorsqu’elle est dans un milieu homogène et transparent, comme le vide ou l’air.
Définition
Milieu homogène :
Un milieu homogène est un milieu qui a la même composition et les mêmes caractéristiques en tout point.
L’étude du trajet de la lumière permet de comprendre la vision des objets.
Comment voit-on un objet ?
Comment voit-on un objet ?
La lumière peut provenir de sources différentes, appelées sources primaires ou secondaires.
Source primaire
Source primaire
La lumière provient toujours d’une source primaire, donc d’un corps qui émet directement de la lumière.
L’exemple le plus évident est le Soleil. Comme toutes les étoiles, il émet un rayonnement lumineux par lui-même. Les lampes, les écrans d’ordinateur etc. sont d’autres exemples de source primaire de lumière.
À retenir
En règle générale, une source primaire est un corps qui émet un rayonnement.
Attention
Il ne faut jamais regarder directement une source de lumière primaire très puissante sans protection adaptée, comme par exemple le Soleil ou un laser.
Source secondaire
Source secondaire
Mis à part les sources primaires, tout ce qui est visible est une source secondaire de lumière. En effet, avant d’arriver jusqu’à nos yeux la lumière issue d’une source primaire se reflète sur les objets diffusants présents dans son champ de rayonnement.
Un objet diffusant ne produit pas directement de lumière, il reflète la lumière reçue par la source primaire.
Exemple
Dans une pièce éclairée par une lampe (la source primaire), tous les objets présents sont des sources secondaires qui réfléchissent la lumière.
Les sources secondaires de lumière (ou objets diffusants) sont :
- les murs ;
- le sol ;
- la table ;
- la fleur et son pot.
L’objet le plus gros diffusant la lumière du Soleil est la Lune.
La nuit, le Soleil est de l’autre côté de la Terre mais son rayonnement éclaire au-delà de la surface de notre planète : il atteint la Lune qui diffuse sa lumière.
- C’est donc grâce aux rayons du Soleil que nous pouvons voir la Lune.
En fonction de sa nature, et de la matière qui le recouvre, un objet va renvoyer plus ou moins de lumière.
Conclusion :
La lumière est une onde électromagnétique qui peut se déplacer dans le vide. Elle se déplace de manière rectiligne dans un milieu transparent et homogène.
Enfin, on distingue les sources lumineuses primaires des sources secondaires. Lorsqu’un objet renvoie de la lumière, on parle d’objet diffusant. Lorsque celui-ci émet directement de la lumière, on parle de source primaire. Ces sources lumineuses nous permettent de voir les objets qui nous entourent.