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Lumière


Le laser est né durant les années 1960, depuis il est petit à petit devenu incontournable dans beaucoup d’applications. Unisciel et l’université de Lille 1 nous expliquent durant cet épisode de Kézako le fonctionnement de cette invention révolutionnaire.

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On désigne par le terme de « lumière visible » le spectre du rayonnement électromagnétique perceptible par l’œil humain.

La lumière blanche

Les longueurs d’ondes de la lumière visible s’échelonnent d’environ 380 nm (violet) à 780 nm (rouge). Le spectre visible est obtenu par décomposition de la lumière blanche par un prisme. Les caractéristiques et les propriétés de la lumière sont étudiées dans le cadre de l'optique.

Vitesse de la lumière

La lumière se propage dans le vide ainsi que dans la matière ; sa vitesse de propagation dépendant du milieu dans lequel elle se déplace. Dans le vide, la lumière se propage à la vitesse c de 3.108 m.s-1., c'est-à-dire 300.000.000 mètres par seconde, ou encore 300.000 kilomètres par seconde. La vitesse de la lumière dans le vide est l’une des constantes fondamentales de la physique.

Lumière, longueur d'onde et couleur

Autre caractéristique importante : sa longueur d’onde. Dans un milieu dispersif, celle-ci peut d’ailleurs influer sur la vitesse de propagation de la lumière. La longueur d’onde influe aussi sur la perception sensorielle de l’œil et donne ainsi à la lumière sa couleur.

Ondes électromagnétiques et photons : la dualité onde-corpuscule

D’un point de vue théorique, la lumière peut être représentée soit par des ondes électromagnétiques, soit par des photons. C’est ce que les physiciens appellent la dualité onde-corpuscule. Ainsi, certains phénomènes optiques (rayonnement du corps noir et loi de Planck, etc.) s’expliquent bien à l’aide de la théorie ondulatoire qui suppose que la lumière est une onde électromagnétique. Pour d’autres (effet photoélectrique, effet Compton, etc.), il faut supposer que la lumière est composée de corpuscules d’énergie nommés « photons ».

Physique : optique quantique et photons intriqués

La théorie quantique a formalisé cette surprenante dualité. Les photons possèdent à la fois les propriétés de particules – on peut les compter, par exemple – et celles d’ondes : ils peuvent interférer.

Les physiciens sont capables de manipuler des photons uniques ou des paires de photons dits intriqués. Ils étudient les phénomènes qui en découlent dans le cadre de l’optique quantique. Les applications potentielles sont prometteuses : cryptographie inviolable, calculs basés sur le qubit, etc.

Chaque année au mois de décembre, la ville de Lyon fête les lumières. La tradition veut alors que les habitants illuminent leurs fenêtres de lumignons colorés. © Instant-Shots, Flickr, CC by-nc-nd 2.0 Chaque année au mois de décembre, la ville de Lyon fête les lumières. La tradition veut alors que les habitants illuminent leurs fenêtres de lumignons colorés. © Instant-Shots, Flickr, CC by-nc-nd 2.0

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