- Exemples de corps lumineux et non lumineux
- Objets lumineux
- Objets non lumineux
- Caractéristiques des corps lumineux et de leur lumière
- Photons
- Comment les corps lumineux génèrent-ils de la lumière?
- Tout ce que nous voyons est le passé
- Dualité de la lumière
- Couleurs et spectre visible
- Le corps noir lumineux, l'énergie et l'élan
- Références
Un corps lumineux est appelé tout objet naturel ou artificiel qui émet sa propre lumière, c'est la partie du spectre électromagnétique visible par les yeux humains. Le contraire d'un objet lumineux est un objet non lumineux.
Les objets non lumineux sont visibles car ils sont éclairés par la lumière émise par les objets lumineux. Les corps non lumineux sont également appelés corps illuminés, bien qu'ils ne soient pas toujours dans cet état.
Le Soleil, un corps lumineux qui illumine le ciel et la mer. Source: pixabay
Les objets lumineux sont des sources de lumière primaires puisqu'ils la émettent, tandis que les objets non lumineux sont des sources de lumière secondaires car ils reflètent celle produite par les premiers.
Exemples de corps lumineux et non lumineux
Objets lumineux
Il existe des objets dans la nature capables d'émettre de la lumière. Ceux-ci inclus:
- Le soleil.
- Les étoiles.
- Insectes luminescents, tels que les lucioles et autres.
- Les rayons.
- Les aurores boréales ou aurores boréales.
Les objets lumineux fabriqués par l'homme sont les suivants:
- Lampes ou ampoules à incandescence.
- La flamme d'une bougie.
- Lampes fluorescentes.
- Lumières LED.
- L'écran d'un téléphone mobile.
Objets non lumineux
Dans la nature, il existe de nombreux objets qui n'émettent pas de lumière par eux-mêmes, mais peuvent être éclairés:
- La Lune, qui reflète la lumière du soleil.
- Les planètes et leurs satellites, qui réfléchissent également la lumière du soleil.
- Les arbres, les montagnes, les animaux reflètent la lumière du ciel et du soleil.
- Le ciel bleu et les nuages. Ils sont visibles en raison de la diffusion de la lumière du soleil.
L'ampoule corporelle lumineuse artificielle qui illumine nos nuits. Source: pixabay
Caractéristiques des corps lumineux et de leur lumière
La principale caractéristique des corps lumineux est que la lumière avec laquelle nous pouvons les voir est produite par l'objet lui-même.
Nous pouvons voir des personnes et des objets grâce à la lumière émise par les corps lumineux, qu'ils soient naturels ou artificiels. Et aussi parce que la nature nous a doté des organes de la vision.
En l'absence de corps lumineux, il est impossible de voir tout ce qui nous entoure. Si vous avez déjà vécu l'obscurité totale, alors vous connaissez l'importance des corps lumineux.
Autrement dit, sans lumière, il n'y a pas de vision. La vision humaine et animale est l'interaction entre la lumière émise par les corps lumineux et celle réfléchie par les corps non lumineux avec nos capteurs de lumière dans l'œil et avec notre cerveau, où l'image est finalement construite et interprétée.
La vision est possible parce que la lumière émise ou réfléchie par les objets se déplace dans l'espace et atteint nos yeux.
Photons
Un photon est la plus petite quantité de lumière qu'un corps lumineux peut émettre. Les photons sont émis par des atomes de corps lumineux et réfléchis ou diffusés par des corps non lumineux.
La vision n'est possible que lorsque certains de ces photons, émis, dispersés ou réfléchis, atteignent nos yeux, où ils produisent une excitation électronique dans les terminaisons du nerf optique qui transportent une impulsion électrique vers le cerveau.
Comment les corps lumineux génèrent-ils de la lumière?
Les photons sont émis par les atomes des corps lumineux lorsqu'ils ont été excités de telle manière que les électrons des orbitales atomiques passent à des états d'énergie plus élevée, qui se désintègrent plus tard en états d'énergie inférieure avec l'émission conséquente de photons.
Chaque corps, si sa température augmente, devient un émetteur de lumière. Un morceau de métal à température ambiante est un corps non lumineux, mais à 1000 degrés Celsius, c'est un corps lumineux, car les électrons occupent des niveaux plus élevés et lorsqu'ils se désintègrent à des niveaux inférieurs, ils émettent des photons dans la gamme du spectre visible.
C'est ce qui se passe au niveau atomique avec tous les corps lumineux, que ce soit le Soleil, la flamme d'une bougie, le filament d'une ampoule à incandescence, les atomes de la poudre fluorescente de l'ampoule à économie d'énergie ou les atomes de la diode LED, qui est le dernier corps de lumière artificielle.
Ce qui varie d'un cas à l'autre, c'est le mécanisme d'excitation permettant aux électrons d'atteindre des niveaux atomiques d'énergie plus élevés, puis de se désintégrer et d'émettre des photons.
Tout ce que nous voyons est le passé
La vision n'est pas instantanée, car la lumière se déplace à une vitesse finie. La vitesse de la lumière dans l'air et dans le vide est de l'ordre de 300 mille kilomètres par seconde.
Les photons de lumière qui quittent la surface du Soleil mettent 8 minutes et 19 secondes pour atteindre nos yeux. Et les photons émis par Alpha Centauri, notre étoile la plus proche, mettent 4,37 ans à atteindre nos yeux si nous regardons le ciel.
Les photons que l'on peut observer à l'œil nu ou au télescope dans la galaxie d'Andromède, le plus proche de la nôtre, en auront émergé il y a 2,5 millions d'années.
Même lorsque nous voyons la Lune, nous voyons une vieille Lune, car ce que nous regardons est une image d'il y a 1,26 seconde. Et l'image des joueurs d'un match de football que l'on voit dans les gradins à 300 mètres des joueurs, est une vieille image d'un millionième de seconde dans le passé.
Dualité de la lumière
Selon les théories les plus acceptées, la lumière est une onde électromagnétique, tout comme les ondes radio, les micro-ondes avec lesquelles les aliments sont cuits, les micro-ondes des téléphones portables, les rayons X et les rayons ultraviolets.
Cependant, la lumière est une onde mais elle est également composée de particules appelées photons, comme nous l'avons dit précédemment. La lumière a ce double comportement, connu en physique sous le nom de dualité onde-particule.
Toute la variété des ondes électromagnétiques diffère par leur longueur d'onde. La partie du spectre électromagnétique que l'œil humain est capable de percevoir s'appelle le spectre visible.
Le spectre visible correspond à une gamme étroite du spectre électromagnétique entre 0,390 microns et 0,750 microns. C'est la taille caractéristique d'un protozoaire (amibe ou paramécie).
En dessous du spectre visible, en longueur d'onde, nous avons un rayonnement ultraviolet dont la longueur d'onde est comparable à la taille des molécules organiques.
Et au-dessus du spectre visible se trouve le rayonnement infrarouge, dont la taille est comparable à la pointe d'une aiguille. À la pointe de cette aiguille, 10 à 100 protozoaires peuvent s'adapter, soit 10 à 100 longueurs d'onde du spectre visible.
En revanche, les micro-ondes ont des longueurs d'onde comprises entre les centimètres et les mètres. Les ondes radio ont des longueurs allant de centaines de mètres à des milliers de mètres. Les rayons X ont des longueurs d'onde comparables à la taille d'un atome, tandis que les rayons gamma ont des longueurs d'onde comparables à celles du noyau atomique.
Couleurs et spectre visible
Le spectre visible comprend la variété de couleurs que l'on peut distinguer dans un arc-en-ciel ou dans la lumière du soleil diffusée sur un prisme en verre. Chaque couleur a une longueur d'onde qui peut être exprimée en nanomètres, soit un millionième de millimètre.
Le spectre lumineux et ses longueurs d'onde en nanomètres (nm), du plus haut au plus bas, sont les suivants:
- Rouge. Entre 618 et 780 nm.
- Orange. Entre 581 et 618 nm.
- Jaune. Entre 570 et 581 nm.
- Vert. Entre 497 et 570 nm.
- Cyan. Entre 476 et 497 nm.
- Bleu. Entre 427 et 476 nm.
- Violette. Entre 380 et 427 nm.
Le corps noir lumineux, l'énergie et l'élan
La lumière a de l'énergie et de l'élan. Chaque couleur du spectre visible correspond à des photons d'énergie différente et d'impulsion ou d'impulsion différente. Cela était connu grâce aux pionniers de la physique quantique tels que Max Planck, Albert Einstein et Louis De Broglie.
Max Planck a découvert que l'énergie lumineuse se présente sous forme de paquets ou de quanta, dont l'énergie E est mesurée en Joules et est égale au produit d'une constante fondamentale de la nature connue sous le nom de constante de Planck, qui est désignée par la lettre h et la fréquence f dans Hertz.
E = h ∙ f
Cette découverte a été faite par Planck afin d'expliquer le spectre de rayonnement d'un corps lumineux, qui n'émet que des radiations mais n'en réfléchit aucun, dit «corps noir» et dont le spectre d'émission change en fonction de la température.
La constante de Planck est h = 6,62 × 10 ^ -34 J * s.
Mais c'est Albert Einstein qui a affirmé, sans aucun doute, que la lumière était des photons dont l'énergie était donnée selon la formule de Planck, comme le seul moyen d'expliquer un phénomène connu sous le nom d'effet photoélectrique, dans lequel un matériau éclairé par la lumière émet des électrons. C'est pour ce travail qu'Einstein a reçu le prix Nobel.
Mais le photon, comme toute particule et bien qu'il n'ait pas de masse, a une impulsion ou un moment donné par une relation découverte par Louis De Broglie dans le cadre de la dualité onde-particule des objets photon et quantique.
La relation de Broglie stipule que l'impulsion p du photon est égale au quotient de la constante de Planck h et de la longueur d'onde λ du photon.
P = h / λ
La couleur rouge a une longueur d'onde de 618 × 10 ^ -9 m et une fréquence de 4,9 x 10 ^ 14 Hz, donc l'énergie d'un photon est de 3,2 × 10 ^ -19J et son élan est de 1,0 × 10 ^ -27 kg * m / s.
À l'autre extrémité du spectre visible se trouve le violet avec une longueur d'onde de 400 × 10 ^ -9 m et une fréquence de 7,5 x 10 ^ 14 Hz, donc l'énergie d'un photon est de 4,9 × 10 ^ -19J et son élan est de 1,7 × 10 ^ -27 kg * m / s. De ces calculs, nous concluons que le violet a plus d'énergie et plus d'élan que le rouge.
Références
- Tippens, P. 2011. Physique: concepts et applications. 7e édition. Mac Graw Hill. 262-282.
- Wikipédia. Spectre visible. Récupéré de wikipedia.com
- Wikipédia. Spectre électromagnétique. Récupéré de wikipedia.com
- Wikipédia. Source de lumière. Récupéré de wikipedia.com
- Wikibooks. Physique, optique, nature de la lumière. Récupéré de: es.wikibooks.org