Introduction à la lumière

donc ce qu'on va faire dans cette vidéo c'est une petite introduction basiques sur le phénomène qu'on appelle la lumière donc la lumière c'est vraiment un élément essentiel qui composent notre réalité alors pourquoi parce que c'est grâce à cette lumière mac on peut percevoir notre environnement la lumière par exemple qui nous provient du soleil du soleil va être transmise réfléchi diffracté réfractée sur les divers objets qui constitue notre environnement et donc quand cette lumière parvient jusqu'à nos yeux eh bien ça provoque des signaux qui vont jusqu'au cerveau et le cerveau va créer des modèles proposés des interprétations pour appréhender justement l'environnement qui nous entoure donc la lumière c'est bien un conte un composant complètement essentiel de notre réalité alors la lumière c'est tellement ancré dans notre quotidien qu'on pourrait croire à tort que c'est quelque chose de banal et complètement compris et expliqué et bien c'est pas du tout le cas en fait la lumière c'est quelque chose qui fait encore l'objet de nombreuses recherches pour avoir une compréhension plus poussée de ce phénomène qui au final très complexe alors un des points complexes et finalement important est totalement contre intuitif de la lumière bien c'est ce qu'on appelle la dualité ondes particules donc la lumière je réécris lumière bien elle peut se comporter à la fois comme une onde ou bien comme une particule en physique quantique pour représenter les objets aux petites échelles ou les objets à énergies élevés par exemple particules élémentaires il faut faire appel à la fois au tueur c'est à dire à la nation d'onde et à la notion de particules et donc on a besoin de ces deux notions pour décrire proprement la lumière et donc ce qui est un peu déroutant avec cette dualité ondes et particules c'est que pour les objets courants et bien on a utilisé d'habitude soit une description en termes dont tu sois une description en termes de pâtes particules par exemple si on considère une bille ou des ballons on va utiliser très simplement une description de particules et puis si on regarde des vagues ou du son qui se propage dans l'atmosphère et bien on va utiliser une description ondulatoire et bien pour la lumière en fonction de la façon dont on les observe et bien on va utiliser soit l'une soit l'autre des deux descriptions soit comme une onde soit comme une particule donc le premier à proposer cette description particulière pour la lumière ce fut bien sûr einstein en 1905 qui a donc proposé de décrire la lumière comme étant composé de particules élémentaires qu'on appelle des photons des quantums d'énergie et photon est donc ces particules de lumière ces photons c'est très facile à retenir puisqu'il se déplace à la vitesse tout simplement de la lumière donc je vais y revenir dans un instant on expliquer ce que c'est que la vitesse de la lumière est donc deuxième discrétion possible la description ondulatoire donc comme sur cet exemple ici on a l'image d'un prisme qui décomposent à lumière blanche avec les différentes longueurs d'onde qui la constituent donc dans cette expérience la lumière se comporte comme une onde c'est à dire qu'elle a une célérité qui est égal à sa fréquence fois la longueur d'onde c'est égal f fois la longueur d'onde lambda et donc la propriété remarquable de cette description ondulatoire de la lumière est bien c'est que cette onde lumineuse n'a pas besoin de milieux pour se propager elle peut se propager dans le vide et ça c'est pas le cas pour un grand nombre d'onde classique je m'explique par exemple si je prends une onde sonore je vais dessiner ici des molécules d'air voilà quelques molécules d'air up donc si on s'intéresse à une onde sonore c'est ce que j'ai essayé de représenter ici eh bien on va avoir des noms sonore qui se déplacent par exemple dans l'air on va avoir des zones de plus forte pression donc c'est là où j'ai représenté les par les particules les molécules d'air resserré et des zones de plus faible pression c'est là où j'en ai pas dessiner donc on a une variation de pression qui peut être par exemple sinusoïdale que je dessine ici haute pression basse pression puis haute pression effectivement cette représentation c'est la représentation classique c'est à dire qu'on est habitués à une onde qui est un transport d'énergie dans un milieu qui constituait de matière mais la lumière à la différence n'a pas besoin de milieux pour propager de l'énergie elle peut se propager dans le vide et ça c'est ce qui fait vraiment la différence avec les autres zones classique ensuite un autre point remarquable de 7 lumineuse et bien c'est qu'elle se déplace d'autant plus vite qu'elle est dans le vide sa vitesse dans le vide c'est 300 mille kilomètres seconde donc 3 10 puissance 8 mètres par seconde même donné sa valeur exacte puisque c'est une constante qui a une valeur exacte donc la valeur exacte en mai seconde ça donne 299 millions 792 1458 m 1 seconde donc c'est bien sûr une vitesse énorme parce que à cette vitesse il nous faut un septième de secondes pour faire le tour de la terre soit en une seconde on peut faire cette fois le tour de la terre en se déplaçant à la vitesse de la lumière et donc non seulement cette vitesse où cette célérité à en physique pour parler du non on parle de célérité donc non seulement cette célérité est extrêmement élevé mais c'est en plus la vitesse la plus élevée la limite supérieure autorisé que l'on connaît avec la description de la physique actuelle le principe daddy tivité des vitesses qu'on connaît dans la mécanique classique par exemple si je suis en train de courir dans un train en mouvement eh bien ma vitesse par rapport au sol qui lui ne bouge pas par rapport au train et bien cette vitesse sera la somme de celles du train et de ma vitesse de course bien ça c'est plus valable dans le cadre de la relativité et donc il y a une limite supérieure à la vitesse de tout objet physique c'est la vitesse de la lumière combien de décrire ici donc c'est 300 mille kilomètres seconde c'est une limite absolue de vitesse limite absolue c'est à dire que dans l'univers tel qu'on comprend aujourd'hui il n'ya pas d'objets qui va plus vite que cette vitesse de la lumière et donc comme je lé précisé avant la vitesse de la lumière que j'ai écrites ici c'est la vitesse dans le vide et si on se déplace si la lumière se déplace dans un milieu avec de la matière et bien alors sa vitesse sera inférieur alors cette lumière ou du moins la partie du spectre que l'on peut détecter avec nos yeux de la lumière vient elle s'étend du violet jusqu'au rouge et donc j'imagine que tu as déjà vu par exemple un arc en ciel qui ressemble à peu près à ça c'est à dire pour lequel on peut distinguer toutes ses nuances de couleurs pourquoi on peut observer ces différentes couleurs avec un arc en ciel ou avec un prisme par exemple bien c'est parce que la lumière blanche qui arrive sur le prisme ou qui arrivent sur les micro gouttelettes d'eau dans le ciel et bien lé réfractée avec un angle différent en fonction de la longueur d'onde ce qui permet de distinguer en fait les différentes couleurs les différentes composantes qui constitue la lumière blanche la lumière du soleil donc pour le spectre visible les fréquences élevées qui correspond donc au cou or violet et bien son réfractée avec un angle plus important ma que les fréquences plus faible du spectre visible par exemple pour le rouge qui lui est réfractée avec un angle inférieur alors on peut bien sûr décrire le spectre visible en termes de longueur d'onde donc ça va à peu près de 400 nanomètres pour le violet jusqu'à 700 nanomètres pour le rouge et donc pour ce spectre visible et photons les plus énergétiques sont les violets les photons les moins énergétiques sont les photons rouge donc les hautes fréquences je le répète son associé aux autres énergies hautes fréquences est aussi les basses longueur d'onde donc si je compare deux photons un certain photons et une fréquence f-16 cette fréquence f1 est supérieure à la fréquence d'un deuxième photo f2 et bien à ce moment-là l'énergie du premiers photons et bien elle va être plus grande que l'énergie du deuxième photo rouler hautes fréquences sont associés aux autres énergies alors jusqu'ici je t'ai parlé du spectre visible c'est à dire de la lumière qu'on détecte avec nos yeux qui va de 400 nanomètres à peu près à 700 nanomètres mais en fait cette partie visible du spectre de la lumière eh bien ça constitue qu'une toute petite partie du spectre en fait électromagnétiques donc ce qu'on a représenté ici c'est le spectre électromagnétique l'étendue du spectre électromagnétique et donc la lumière visible et bien c'est une petite partie de ce spectre électromagnétique c'est un rayonnement électromagnétique alors si on parcourt un peu ce spectre électromagnétique et bien une extrémité on a les ondes radio qui nous permet tout simplement de capter la radio par exemple dans la voiture c'est une gamme de fréquences qui permet aussi aux téléphones portables de communiqué puis si on augmente encore un peu la fréquence on arrive au micro ondes donc le micro-ondes la longueur d'onde sept de leurs de 10.2 m et c'est bien sûr quelque chose que tu connais puisque ça fait vibrer les molécules d'eau et ça permet en fait de chauffer les aliments donc le rayonnement infrarouge c'est quelque chose qui est émis par notre corps et donc tous les dispositifs dispositif de vision nocturne détecte ce rayonnement ce qui permet de voir des personnes la nuit ensuite on a le rayonnement visible dont on vient de parler la lumière visible puis on passe à l'ultraviolet donc l'ultraviolet c'est une partie du rayonnement qui émis par le soleil qui nous donne les coups de soleil et qui abîme la peau puissiez en augmente encore la fréquence et bien on arrive dans des longueurs d'onde exemple ici de 10 - 10 mètres et c'est les rayons x donc les rayons x est par exemple utilisée dans la médecine pour pour faire de l'imagerie des eaux par exemple et donc à l'autre bout du spectre électromagnétique on trouve le rayonnement gamma donc très haute fréquence très haute énergie un rayonnement qui est émis par différents types d'objets célestes et donc tous ces exemples que j'ai donnée bien c'est des rayonnements électromagnétiques donc c'est la même chose au niveau physique mais nous on ne peut détecter qu'une certaine partie avec nos yeux de ce spectre c'est ce que j'ai appelé la lumière visible alors tu dois probablement te demander comment ça se fait que l'être humain est sensible à cette petite partie du spectre électromagnétique est donc en fait c'est une sorte d'adaptation évolutive qui fait que l'être humain où l'oeil humain est bien est sensible à cette partie du spectre électro électromagnétiques et qui correspond justement au rayonnement solaire tel qu'on le perçoit sur terre alors bien sûr il existe d'autres espèces par exemple animal qui sont sensibles à d'autres parties du spectre électromagnétique donc on va s'en arrêter là pour cette introduction sur la lumière donc j'espère que tu auras retenu que la lumière peut être écrit à la fois comme une onde est comme une particule que c'est un phénomène qui est plus complexe qu'on peut le penser au premier abord est donc que la lumière visible c'est un rayonnement électromagnétique qui constitue une toute petite partie du spectre électromagnétique