– Dis, papa, c’est quoi la lumière ?
–Tu veux pas plutôt que je t’explique ce que c’est cette bouteille de lait ?
– Dis papa, comment on fait les bébés ?
– Alors voilà, la lumière est avant tout une forme d’énergie.
– Moi, je croyais que c’est ce qui permettait de voir la réalité.
– C’est un peu ça aussi ! Tu as raison.
Ce n’est pas facile de donner une définition de la lumière, tant les approches sont diverses et mettent l’accent sur une propriété différente.
La première définition, la plus intuitive est : la lumière est ce qui éclaire et qui rend les objets visibles à un observateur. Sans lumière, la plus infime soit-elle, notre œil ne distingue rien. D’où l’adjectif qui est souvent associé à lumière : visible. Ce qui suppose que certaines lumières seraient invisibles ? Oui, effectivement, on peut considérer les ondes infrarouges et l’ultra-violet comme de la lumière invisible. D’ailleurs cette lumière peut-être photographiée et par conséquent devenir visible.
Mais sans observateur, pas de lumière non plus, puisque personne pour voir. C’est ce que nous démontre aujourd’hui la physique quantique.
Mais voyons tout d’abord les définitions scientifiques de la lumière.
A) L’approche scientifique de la lumière :
Même les scientifiques peinent pour définir ce qu’est la lumière. En gros, deux théories coexistent, qui ne s’opposent pas forcément, mais qui sont plutôt utilisées dans des cas différents.
1) La théorie corpusculaire de la lumière :
Nous la devons à Pierre Gassandi (1592-1655) qui émit pour la première fois l’hypothèse que la lumière était constituée de minuscules grains de lumière qui se propagent en ligne droite comme des rayons.
Isaac Newton (1642-1727) reprend, développe et diffuse largement cette approche de la lumière.
Cette théorie postule que la lumière est constituée de micro-particules qui se déplacent en ligne droite. Elles vont réagir aux objets sur lesquels elles vont se réfléchir un peu comme des billes de billard, et/ou pénétrer dans la matière qu’elles traversent, changeant alors de direction. Cette théorie permet d’expliquer tous les phénomènes d’optiques, ainsi que ceux de réflexion et de dispersion.
Cette théorie sera prolongée par Albert Einstein, qui prédit l’existence de « quantas de lumière » en 1905. Leur existence fut prouvée en 1915 par Milikan et baptisés « photons » par Gilbert Newton Lewis en 1926 comme expliqué dans cet article.
2) La théorie ondulatoire de la lumière :
La théorie ondulatoire de la lumière est née dans le brillant cerveau de Christian Huygens (1629-1695). Ce célèbre mathématicien et astronome hollandais est le père de la physique moderne. En effet, la théorie corpusculaire ne peut expliquer les phénomènes de diffraction et nécessitait une autre interprétation.
Selon cette théorie, la lumière est considérée comme une onde se propageant dans un milieu, qu’Huygens nomme initialement l’éther, puis dans le vide, ce qui suppose que ce dernier ne l’est pas totalement. Reprenons rapidement la définition d’une onde : c’est la propagation d’une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales du milieu. Elle se déplace avec une vitesse déterminée qui dépend des caractéristiques du milieu de propagation. (source wikipedia). Un exemple d’onde est par exemple la perturbation que créé une pierre qui tombe dans un étang et fait des vagues qui se propagent à sa surface. Un deuxième type d’onde est l’onde sonore qui se propage dans l’air sous forme de compression et dilatation des molécules d’air.
Cette théorie est étayée par Thomas Young qui mesure les longueurs d’onde de la lumière en 1901 dans son expérience des franges d’interférences, et par Augustin Fresnel, qui explique les phénomènes de polarisations.
– Mais alors, papa, je ne comprends pas. Une fois, tu me dis que la lumière, c’est un grain, une autre fois que c’est une onde. Qu’est-ce que je dois retenir, moi ?
– En fait, ce n’est pas facile, parce que la lumière, c’est à la fois une onde et un corpuscule.
– C’est quand ça les arrange, les scientifiques ?!
– Pas tout à fait. Voyons un peu ça plus en détail.
3) La théorie électromagnétique de la lumière :
Revenons un tout petit peu en arrière. En 1801, Young réalise une expérience en faisant passer de la lumière au travers de deux fentes. Cette expérience démontre la qualité ondulatoire de la lumière, mais comme l’écran détecte des photons, il utilise en ce faisant la qualité corpusculaire de la lumière. Cette expérience est donc la première qui met en évidence le fait que les deux théories ne s’excluent pas, mais se complètent. La lumière est à la fois une onde et un corpuscule qui se déplace.
La lumière : onde et particule – source : gurumed.org
En 1864, Maxwell émet l’hypothèse que l’éther luminifère et que l’éther électromagnétique sont la même chose. En d’autres termes, il postule que la lumière est une onde électromagnétique.
Ainsi, la théorie d’onde électromagnétique réconcilie les deux approches corpusculaires et ondulatoires. Elle va constituer les fondements de la mécanique quantique développée en particulier par Max Planck.
En dehors de la mise en place de la physique quantique, Max Planck exprime ce point de vue surprenant sur la matière vers la fin de sa vie :
« Pour moi qui ai consacré toute ma vie à la science la plus rigoureuse, l’étude de la matière, voilà tout ce que je puis vous dire des résultats de mes recherches : il n’existe pas, à proprement parler, de matière ! Toute matière tire son origine et n’existe qu’en vertu d’une force qui fait vibrer les particules de l’atome et tient ce minuscule système solaire qu’est l’atome en un seul morceau […] Nous devons supposer, derrière cette force, l’existence d’un Esprit conscient et intelligent. Cet Esprit est la matrice de toute matière »
Il faut ainsi comprendre que, conformément à la définition même de l’onde, il existe un support électromagnétique, qui pourrait bien ressembler à ce que Gregg Bradden appelle la matrice divine, qui sert de transmission aux ondes de nature électromagnétiques comme la lumière.
– Dis-papa, c’est sympa toutes ces théories, mais je ne vois pas bien en quoi ça va nous aider à éclairer ma chambre.
– Attends ! Que tu es impatient ! C’est un peu comme un sculpteur. Il a besoin de connaître le bois ou la pierre, pour savoir comme la travailler et quels outils utiliser. Quand on crée de l’éclairage, on façonne la lumière. Il est donc important de comprendre quelles sont ses caractéristiques.
B) Les caractéristiques de la lumière :
La lumière a plusieurs caractéristiques dont certaines que nous allons retrouver et dont nous allons nous servir en éclairage :
1) La vitesse :
Tout le monde le sait, la vitesse de la lumière dans le vide est de 300 000 km/s (299 792 458 m/s pour être exact). La lumière émise par n’importe quelle source de lumière aura toujours la même vitesse dans le vide. Par contre, quand elle va changer de milieu, elle va ralentir. Ce ralentissement va être la cause du phénomène de réfraction, ou du bâton brisé. Plongez un bâton dans un verre d’eau, il va apparaître comme brisé au niveau de la surface, car la vitesse de la lumière dans l’eau est moindre que dans l’air.
Honnêtement, cela ne nous concerne pas beaucoup pour l’éclairage intérieur. La lumière émise par une source lumineuse artificielle est donc instantanée.
Par contre, toute source de lumière possède d’autres caractéristiques qui vont varier :
2) La couleur :
Dans la théorie ondulatoire, la couleur correspond à la longueur d’onde. Comme nous l’avons vu ci-dessus, Young est le premier à avoir mesuré directement la longueur d’onde avec son expérience de double fente.
Dans la théorie corpusculaire, la couleur correspond à l’énergie des photons, et elle est inversement proportionnelle à la longueur d’onde.
La lumière blanche est par définition une lumière qui possède toutes les couleurs du spectre. C’est ce que l’on appelle la lumière blanche spectrale.
La lumière peut paraître blanche et ne pas avoir toutes les longueurs d’onde dans son spectre, mais par exemple être la somme des trois couleurs primaires : bleu, vert, rouge. C’est ce que nous retrouverons en éclairage sous le nom d’indice de rendu des couleurs.
3) L’intensité :
C’est la puissance intrinsèque de la source lumineuse, c’est-à-dire l’énergie émise par cette source. Elle est mesurée en candela.
De là vont découler deux grandeurs qui nous concernent pour l’éclairage :
L’intensité du flux lumineux, c’est l’intensité de la source lumineuse perçue par l’œil humain. Il dépend de ce que l’on appelle l’efficacité lumineuse spectrale, c’est-à-dire que certaines couleurs « éclairent » plus que d’autres. En faisant le ratio de chacune, l’on obtient l’intensité du flux lumineux, exprimé en lumen. C’est lui qui nous intéresse le plus dans l’éclairage.
Et pour finir l’éclairement lumineux qui est donc le flux lumineux par unité de surface qui dépend donc de la distance par rapport à la source. On comprend bien que plus on est éloigné de la source, plus l’éclairement lumineux sera faible. Il est exprimé en lux.
C) La lumière et l’amour :
– Dis, papa, tu m’expliques que la lumière est une énergie qui se trouve partout, qui permet de réchauffer le cœur, et qui nous fait voir les choses belles. Est-ce que ce n’est pas la même chose que l’amour ? C’est quoi la différence ?
– Tu as raison, on pourrait dire que la lumière est ce qui vient de l’extérieur, mais l’amour est la lumière qui vient de l’intérieur et qui éclaire les objets et les êtres chers qui nous entourent. Sans amour et sans l’attention que nous leur portons nous ne les verrions pas. Les deux sont des énergies qui illuminent notre quotidien. D’ailleurs, rien n’empêche de penser – comme le fait Gragg Bradden, que la lumière et l’amour se servent du même milieu électromagnétique qu’il appelle : la matrice divine pour se déplacer. Cela pourrait expliquer les phénomènes de synchronicité définis par Jung, mais aussi la liaison télépathique qui peut exister entre des êtres chers.
Et pour vous, c’est quoi la lumière ? N’hésitez pas à me laisser un commentaire.
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