Lumière - Définition

En pratique

Monochromatisme et polychromatisme

La lumière est constituée d'ondes électromagnétiques. De manière générale, une onde est caractérisée par sa longueur d'onde et sa phase. La longueur d'onde correspond à la couleur de la lumière. Ainsi, une lumière constituée d'ondes de la même longueur d'onde, est dite monochromatique. Si en plus toutes les ondes ont la même phase, alors la lumière est cohérente : c'est ce qui se passe dans un laser.

Mesure

En matière de mesure de la lumière, il importe de bien définir de quoi on parle

• l'unité de flux lumineux, ou puissance lumineuse est le lumen = candela.stéradian. Une ampoule électrique courante (15 watts basse consommation ou 75 watts à incandescence classique) produit environ 1500 lumens.
• L'unité internationale d'intensité lumineuse est la candela.

La mesure de la lumière est compliquée par le fait qu'on s'intéresse, en pratique, à la lumière visible, alors que la perception humaine dépend de la longueur d'onde : Cf. luminance et chrominance.

Lumières célestes

• Le Soleil et plus généralement les étoiles produisent plus de rayonnement qu'ils n'en reçoivent,
• La Lune et plus généralement les petits corps célestes (les planètes et leurs satellites, les astéroïdes, les comètes, etc.), produisent moins de rayonnement qu'ils n'en reçoivent. Certaines planètes géantes (comme Jupiter ou Saturne) produisent un peu plus de rayonnement qu'ils n'en reçoivent, mais pas suffisamment pour être facilement visibles à l'œil nu depuis la terre. Dans les deux cas, ces corps sont lumineux par réflexion de la lumière du Soleil.
• Les étoiles filantes sont échauffées par la friction avec l'air et finissent par y brûler. Ce phénomène est source de lumière.

Lumières chimiques

• Certains organismes vivants : poissons, mollusques, lucioles et vers luisants, sont le siège de réactions chimiques productrices de lumières.
• Les chauffages intenses, donc les combustions en général, le feu, les feux-follets, produisent de la lumière :

liquide : les lampes à huile, à pétrole, ou à gaz,

solide : les bougies, chandelle (chandelier), cierge.

Lumières électriques

Une diode.

Les lumières électriques sont les sources les plus courantes de lumière aujourd'hui : lampadaires, spots, phares, lampes-torches, etc., elles peuvent utiliser un phénomène de chauffage ou un phénomène quantique.

L'ampoule électrique (« lampe à incandescence ») a révolutionné la vie quotidienne. La source de lumière provient de l'incandescence d'un filament lumineux. Le tube fluorescent, la diode électroluminescente sont des lumières électriques, ainsi que le tube cathodique qui emploie la technique d'un bombardement d'électrons.

Lumières quantiques

• la fluorescence, les lasers, les lampes à vapeur de mercure ou de sodium, les plasmas tels que ceux produits par les éclairs dans les orages, produisent de la lumière issue de phénomènes quantiques au cœur des atomes : l'excitation des électrons ("pompage optique"), peut être obtenu par excitation, puis désexcitation de ces électrons, qui en retournant à leur niveau d'énergie habituel, émettent des photons (lumière).

Autres lumières

• La phosphorescence est une source naturelle de lumière, de faible intensité.
• Les étincelles sont le produit d'une intense friction sur certains matériaux.
• L'émission de lumière due au frottement, ou triboluminescence, n'est pas d'origine thermique et elle ne se produit qu'avec des isolants électriques.
• Certains animaux et champignons sont capables de produire une lumière froide d'origine biochimique : en particulier des animaux nocturnes tels que différentes espèces de lucioles; ou des animaux marins des grandes profondeurs; ainsi que, en surface, certaines espèces de plancton.