Nature et propriétés de la lumière
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Quels sont les autres phénomènes que peut subir la lumière et qui sont intéressants pour le physicien ? Pourquoi la lumière peut-elle subir ces phénomènes ?
Elle est constituée :
• soit d’une seule radiation, c’est alors une lumière monochromatique ;
• soit de plusieurs radiations, c’est alors une lumière polychromatique.
À chaque radiation correspond une couleur bien déterminée.
Chaque radiation est caractérisée par une grandeur physique, appelée longueur d’onde, notée λ et exprimée en mètre.
Exemples :
La lumière d’un laser Hélium – Néon est monochromatique ; sa radiation est rouge et a une longueur d’onde λ = 633 nm.
La lumière blanche émise par le Soleil ou par une lampe à incandescence est polychromatique : elle contient une infinité de radiations (toutes celles dont les longueurs d’onde sont comprises entre 400 et 700 nm, c’est-à-dire toutes les couleurs de l’arc en ciel, allant du violet au rouge).
Les ondes lumineuses visibles par l’Homme ont toutes des longueurs d’onde comprises entre 400 et 700 nm.
Si λ < 400 nm : domaine des ondes UV.
Si λ > 700 nm : domaine des I.R.
Illustration animée : Le spectre électromagnétique.
Le spectre visible est compris entre 400 et 700 nm. Cliquer puis faire glisser la règle pour savoir à quoi correspondent les longueurs d'ondes situées au-delà du visible.
• être renvoyé par la surface sans la traverser : on dit que le rayon lumineux est réfléchi. C’est le phénomène de « réflexion » de la lumière.
• traverser la surface en changeant de direction : on dit que le rayon lumineux est dévié ou réfracté. C’est le phénomène « réfraction » de la lumière.
Après dispersion, on obtient le spectre de la lumière polychromatique.
Exemples :
Après dispersion de la lumière émise par une lampe à vapeur de mercure, on obtient un spectre constitué de 4 radiations : cette lumière est donc polychromatique.
L’arc en ciel est la manifestation naturelle de la dispersion de la lumière blanche émise par le Soleil ; au cours de ce phénomène, ce sont les gouttes d’eau qui jouent le rôle de système dispersif.
Des lois, les lois de Descartes, permettent d’obtenir des relations simples entre les angles mis en jeu au cours des phénomènes de réflexion et de réfraction.
L’étude des spectres obtenus après dispersion permet de connaître la température, la composition chimique d’un corps. C’est une méthode très utilisée en astrophysique pour déterminer la composition chimique des enveloppes gazeuses du Soleil ou de toute autre étoile.
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