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La lumière

Lumière

 

Lumière = rayonnement électromagnétique visible.

La lumière suit un trajet rectilignesi le milieu est homogène.

Un milieu homogène est un milieu qui a partout les mêmes propriétés.

 

Rencontre entre lumière et matière

On constate différents phénomènes :

 

Réflexion

La lumière est renvoyée dans une direction bien définie.

Diffusion

La lumière est renvoyée dans toutes les directions.

Absorption

La lumière est absorbée par la matière qui s’échauffe.

Transmission

La lumière traverse la matière.

 

Diffraction

 

Trajet de la lumière dévié par une fente

Réfraction

 

Trajet de la lumière dévié par un changement de milieu, comme le passage de l’air à l’eau.

 

Ces phénomènes, généralement, coexistent, dans des proportions variables. Les objets transparents sont ceux pour lesquels la transmission est prépondérante.

 

I/ Emission et réception de la lumière

 

Les sources de lumière

Un source est un dispositif ou un objet qui produit de la lumière.

On distingue sources primaires et sources secondaires

 

Les sources primaires

Elles produisent de la lumière par elles-mêmes. Emission qui est possible car il y a transformation d’une énergie (chimique ou électrique ou biochimique ou nucléaire) en énergie lumineuse.

2 sources primaires :

-        Les sources incandescentes : corps portés à des températures très élevées. Un rayonnement est émis parce que l’objet est chaud.

-        Les sources luminescentes : produisent de la lumière sans élévation de la température. Le rayonnement provient de transformations qui ont lieu à l’intérieur des atomes.

Les sources secondaires

Objets dont la surface éclairée renvoie dans toutes les directions, une partie de la lumière qu’elle reçoit d’une source.

Généralement, tous les objets visibles (qui ne sont pas des sources primaires) sont des sources secondaires de lumière. C’est par la diffusion de la lumière que les objets nous sont visibles.

 

La diffusion de la lumière

 

Dans un milieu homogène la lumière suit une trajectoire rectiligne.

 

Le ciel bleu

La diffusion de la lumière solaire est assurée par les molécules de l’atmosphère. Cette diffusion privilégie la couleur bleue par rapport aux autres couleurs. La Terre apparaît donc bleutée, cela explique pourquoi vu depuis le Soleil par une journée ensoleillée, le ciel est bleu.

 

En traversant le vide spatial la lumière émise par le Soleil ne rencontre pas de particules matérielles : elle n’est pas diffusée (ciel noir)

 

Les récepteurs de la lumière

Les récepteurs de lumière sont des dispositifs sensibles à la lumière qu’ils reçoivent.

 

Les couleurs des objets

Si les feuilles sont vertes c’est parce qu’elles absorbent toutes les couleurs de la lumière blanche sauf une : la verte. Elles diffusent le vert.

Un objet noir absorbe toutes les couleurs de la lumière blanche. Un objet blanc diffuse toutes les couleurs.


II/ Propagation de la lumière

 

La lumière se propage en ligne droite dans un milieu homogène. Le chemin de la lumière est unrayon lumineux, plusieurs rayons forment un faisceau.

La lumière est unphénomène ondulatoire. Contrairement au son, la lumière n’a pas besoin de milieu matériel pour se propager. La vibration lumineuse se propage dans l’air et le vide.

La vibration lumineuse transporte de l’énergie lumineuse.

 

Vitesse de propagation :

La vitesse de la lumière dans le vide est une constante universelle notée célérité (près de 300 millions de mètres / seconde).
La vitesse de propagation de la lumière dans le vide est la plus grande vitesse connue pour transmettre une information. C’est une vitesse que ne peut atteindre aucune particule matérielle.

 

La vitesse de la lumière dépend du milieu qu’elle traverse.

 

L’année-lumière : les distances entre les différents objets de l’Univers sont très grandes, on utilise en astronomie, des unités adaptées.

L’année-lumière est la distance parcourue par un signal lumineux dans le vide pendant une durée d’une année.

 

III/ Réflexion et réfraction de la lumière

 

Réflexion

Phénomène de retour d’une onde lorsqu’elle rencontre une surface. Lorsque la lumière se propage dans un milieu et rencontre un milieu différent, une partie de l’énergie passe dans le deuxième milieu et une autre partie est réfléchie.

 

Réfraction

La réfraction se définit comme le changement de direction de la lumière qui passe d’un milieu à l’autre. La lumière dévie parce qu’elle change de vitesse en traversant la surface de contact entre les deux milieux de masses volumiques différentes.

 

IV/ Spectre de la lumière

 

On obtient un spectre de la lumière blanche en projetant un faisceau de lumière solaire sur un prisme en verre. Le prisme disperse la lumière qui se décompose alors en bandes de lumière colorée réparties en sept couleurs : rouge, orangé, jaune, vert, bleu, indigo et violet.

 

La formation d’un arc-en-ciel est du à la réfraction de la lumière solaire par des gouttes de pluie. Les gouttes de pluie agissent comme des prismes.

 

VI/ Ombres et lumière

 

Comme la lumière se propage en ligne droite, elle crée une ombre quand elle rencontre un obstacle. Si la source lumineuse est très petite, l’ombre portée a des contours très nets. Si elle est grande, l’ombre portée a des contours flous. La zone entre l’ombre portée et la lumière s’appelle la pénombre. Cette zone ne reçoit qu’une partie de la lumière de la source.

 

Lors d’une éclipse de soleil, l’ombre de la lune est projetée sur la Terre. Les personnes dans l’ombre portée sont dans l’obscurité totale, ceux qui se trouvent dans la pénombre connaissent une éclipse partielle.

 

 

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