Une symbiose brillante
La lumière
"Avant toi les choses n’étaient pas." (Ode à la lumière, d'Anatole France)
En effet, sans la lumière, nous ne serions pas là, parmi d'autres facteurs, elle permet la vie.
Nous allons donc expliquer son origine, à commencer par son étymologie:
Le mot "lumière" vient du latin lūmĭnarĭa, pluriel de lūmĭnare (« astre »,
« flambeau »), dérivé de lūmen (« lumière », « flamme », « lumière du jour »).
Notre première source lumineuse est bien évidemment le Soleil.
Mais concrètement, qu'est ce que la lumière ?
La caractéristique la plus importante de la lumière est qu'elle possède une dualité onde-corpuscule.
Dans tout l'univers s'étend un champ magnétique, lorsque qu'il subit une perturbation, une onde électromagnétique se propage dans le vide à une vitesse d'environ 300 000 km/s: c'est la lumière.
La distance sur laquelle s'étend le motif élémentaire de l'onde est appelée longueur d'onde λ (cf image ci contre). Cette longueur d'onde n'est visible par l'homme que si elle est comprise entre 400 et 800 nm (entre l'ultraviolet et l'infrarouge.). Ceci décrit la partie ondulatoire de la lumière.
Source: Futura Science
http://www.futura-sciences.com/sciences/definitions/physique-longueur-onde-4575/
Ci dessus: le domaine du visible
Source : http://e.m.c.2.free.fr/natlum2.htm
La lumière est intimement liée à la notion de couleur. La lumière blanche, celle que nous côtoyons quotidiennement et qui est composée de toutes les couleurs de l'arc en ciel peut se décomposer suivant ces (sept) couleurs : le rouge, l'orange, le jaune, le vert, le bleu, l'indigo et le violet. Ces dernières proviennent du fait que la lumière blanche soit absorbée par les éléments chimiques, qui ne laissent passer que certaines longueurs d’ondes.
Maintenant, intéressons nous à l'aspect corpusculaire de la lumière: le photon. Aussi appelés "grains de lumière", ces particules n'ont ni masse ni charge et véhiculent une énergie. L’énergie E d’un photon est inversement proportionnelle à la longueur d’onde λ de la lumière correspondante:
h : constante de Planck = 6,63.10-34 J.s
v : fréquence de l'onde en Hz
c : célérité de la lumière dans le vide = 3,00.108 m/s
λ : longueur d’onde en m
Maintenant que nous connaissons les notions basiques et élémentaires, nous pouvons expliquer ce qui se passe réellement pour qu'il y ait création de lumière. Toute matière nous entourant est composée d'atomes; en voici un :
Les électrons d'un atome peuvent s'entrechoquer, ce qui leur procure de l'énergie. Cette dernière leur permet et ce déplacer et chaque électron peut passer à une couche électrique supérieure. Mais les électrons sont instables dans leur état excité; comme tout dans la nature, les électrons cherchent à retrouver leur état de repos et en revenant sur leur couche initiale ils libèrent de l'énergie sous forme de lumière (un photon). Le photon qu'il émet est, comme vu précédemment, une quantité d'énergie qui sera captée par un autre électron, qui lui même s'en débarrassera aussitôt en émettant lui même un photon, et ainsi de suite. C'est ainsi qu'une circulation de photons se crée d'électrons en électrons. Ce phénomène répété de manière successive constitue un rayonnement. Pour calculer la longueur d'onde véhiculée par le photon (donc savoir de quelle couleur est produite), nous pouvons revenir à la formule et retrouver facilement λ.
Nous pouvons résumer cela en un schéma:
http://tpearcrim.e-monsite.com/album/modeles-representatifs-de-l-atome-au-cours-de-l-histoire/
Pour notre cas, les photons émis produisent une lumière
dans les spectres verts/bleus :
