La lumière désigne les ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 0,38 à 0,78 micron (380 nm à 780 nm ; le symbole nm désigne le nanomètre). La lumière (La lumière désigne les ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 0,38 à 0,78 micron (380 nm à...) est intimement liée à la notion de couleur. C'est Newton qui propose pour la première fois au XVII^e siècle un cercle (Le terme de cercle a plusieurs sens dérivés de son sens géométrique initial.) des couleurs chromatiques basé sur la décomposition de la lumière blanche.

Outre la lumière visible (La lumière visible, appelée aussi spectre visible ou spectre optique est la partie du spectre électromagnétique qui est visible pour l'œil humain.), par extension, on appelle parfois " lumière " d'autres ondes électromagnétiques, telles que celles situées dans les domaines infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde supérieure à celle de la lumière visible mais plus courte que celle des micro-ondes.) et ultraviolet (Le rayonnement ultraviolet (UV) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde intermédiaire entre celle de la lumière visible et celle des rayons X. Le nom signifie « au-delà du violet » (du latin ultra :...).

Même si certaines formes de vies, au fond des océans peuvent s'en passer, la lumière du soleil ((pourcentage en masse)) est la première source d'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) des écosystèmes terrestres, via la photosynthèse. Elle contrôle (Le mot contrôle peut avoir plusieurs sens. Il peut être employé comme synonyme d'examen, de vérification et de maîtrise.) donc les cycles écogéobiologiques et le stockage fossile du carbone (Table complète - Table étendue) tels qu'ils existent de puis 3,7 milliards d'années. Elle joue aussi un rôle important en entretenant la couche d'ozone et en limitant la pullulation des microbes sensibles aux ultra-violets et/ou à l'infrarouge. Cette sensibilité est utilisée par certaines techniques de stérilisation^[1]. Elle contribue à certaines formes de pollution (La pollution est définie comme ce qui rend un milieu malsain. La définition varie selon le contexte, selon le milieu considéré et selon ce que l'on peut...) dites " photochimiques " (ozone troposphérique, oxydes d'azote) et inversement à dégrader (photodégradation) certains polluants de l'air, du sol superficiel ou de l'eau (L’eau (que l'on peut aussi appeler oxyde de dihydrogène, hydroxyde d'hydrogène ou acide hydroxyque) est un composé chimique simple, mais avec des propriétés complexes à cause de...) (certains pesticides présents dans l'air par exemple. C'est encore la lumière qui via la durée du jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son début (par rapport à minuit heure locale) et sa...) corrige les horloges biologiques animales, par la production de mélatonine qui est une hormone uniquement produite la nuit, chez la plupart des animaux. Chez les plantes, la durée du jour (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent le ciel. Son...) contrôle aussi, avec la température (La température d'un système est une fonction croissante du degré d'agitation thermique des particules, c'est-à-dire de son énergie thermique. Elle est définit par l'équilibre de transfert de chaleur avec...), l'apparition des bourgeons, feuilles, fleurs, ou l'ouverture ou la fermeture (Le terme fermeture renvoie à :) de fleurs. C'est pourquoi la présence de lumière artificielle dans l'Environnement (L'environnement est tout ce qui nous entoure. C'est l'ensemble des éléments naturels et artificiels au sein duquel se déroule la vie humaine. Avec les enjeux écologiques actuels, le terme environnement tend actuellement à prendre une...) nocturne peut altérer le comportement ou les fonctions de certaines espèces ou des écosystèmes ; phénomène généralement décrit sous le nom de " Pollution lumineuse "

Historique : la lumière et les observations en astronomie (Avec plus de 6 000 ans d'Histoire, l'astronomie est probablement la plus ancienne des sciences naturelles, ses origines remontant au-delà de l'antiquité, dans les...)

Les observations astronomiques ont été réalisées depuis que l'homme existe : on aperçut des lumières dans le ciel : le Soleil, la Lune (On appelle lune tout satellite naturel d'une planète, mais la Lune, avec un L majuscule, désigne le seul satellite naturel de la Terre. Par sa...), des étoiles au firmament, des étoiles filantes… et l'on se rendit compte que cela gouvernait le cycle des journées (alternance jour / nuit), et le cycle des saisons (durée du jour tout au long de l'année). Le feu produisait également de la lumière.

Dans l'Antiquité, on observa les cycles astronomiques, et l'on comprit les cycles provenant de la Lune (semaine). Dans la Grèce Antique, les philosophes de l'École de Milet croyaient encore que la Terre (La Terre, foyer de l'humanité, est surnommée la planète bleue. C'est la troisième planète du système solaire en partant du Soleil.) était plate, mais à partir de Parménide , philosophe présocratique, on admit que la Terre était sphérique. Cependant, dans certains livres d'Aristote, que l'on appela ultérieurement, au XIII^e siècle environ, métaphysique (méta = au-delà, donc ce qui ce qui est au-delà de la physis, qui signifie nature en grec ancien), les théories astronomiques partageaient le monde (Le mot monde peut désigner :) en un monde sublunaire, imparfait, et un monde supralunaire supposé être parfait. Dans cette représentation, le feu (Soleil) était l'un des quatre éléments fondamentaux, puisque l'on se rendit compte que la combustion (La combustion est une réaction chimique exothermique (c’est-à-dire accompagnée d’une production d'énergie sous forme de chaleur ).) produisait une lumière comparable au phénomène observé en provenance du Soleil ou des étoiles. La Terre était au centre de l'univers (On nomme univers l'ensemble de tout ce qui existe, comprenant la totalité des êtres et des choses (celle-ci comprenant ou non, selon les philosophies, les choses immatérielles) et les lois qui le...) (géocentrisme), représentation que reprit Ptolémée au II^e siècle.

C'est ainsi que, dans la Grèce antique, l'une des civilisations les plus évoluées de l'Antiquité, on se représentait le monde. Il faut évidemment rappeler que les Grecs de l'Antiquité, pas plus Platon qu'Aristote qui lui était postérieur, puisqu'il fut élève de Platon, ne disposaient des apports techniques du XVII^e siècle, et a fortiori de notre époque. Seul l'astronome Aristarque de Samos, un peu postérieur à nos deux grands philosophes grecs, comprit que la Terre tournait autour du Soleil (héliocentrisme).

L'astronomie moderne apparaît lorsque Galilée (Galilée ou Galileo Galilei (né à Pise le 15 février 1564 et mort à Arcetri près de Florence, le 8 janvier 1642) est un physicien et astronome italien du XVIIe siècle, célèbre pour avoir jeté les fondements...), après l'invention de la lunette d'approche (probablement au début du XVII^e siècle par les Hollandais), en améliore les performances pour l'utiliser en astronomie (voir lunette astronomique). Il découvre des phénomènes qui n'étaient pas prévus par les théories existantes (taches solaires, montagnes sur la Lune, anneaux de Saturne (Les anneaux de Saturne sont un des spectacles les plus remarquables du système solaire et constituent la caractéristique principale de la planète Saturne. À la différence des anneaux planétaires des autres géantes gazeuses, ils...), ...). Assez rapidement, on développe des télescopes, qui confirment les mouvement respectifs de la Terre et du Soleil, qui ne pouvaient s'expliquer, en grande partie, qu'avec des formulations mathématiques :

• trajectoire : lois de Kepler (En astronomie, les lois de Kepler décrivent les propriétés principales du mouvement des planètes autour du Soleil, sans les expliquer. Elles ont été découvertes par Johannes Kepler à partir des...),
• mouvement : Galilée et le mouvement uniformément accéléré,
• force : Newton et la force (Le mot force peut désigner un pouvoir mécanique sur les choses, et aussi, métaphoriquement, un pouvoir de la volonté ou encore une vertu morale « cardinale » équivalent au courage (cf. les articles « force (vertu) » et...) de gravitation (La gravitation est une des quatre interactions fondamentales de la physique.).

Ces théories héliocentriques bouleversent la représentation du monde au XVIII^e siècle, car les notions de mouvement et de force étaient habituellement auparavant employées avec un sens éthique.

En 1670, Ole Christensen Rømer mesure indirectement la vitesse de la lumière (La vitesse de la lumière (299 792 458 m/s) a été mesurée dès le XVIIe siècle par l'astronome danois Ole Christensen Rømer qui avait observé en 1676 un retard de...) en observant les décalages de l'orbite (En mécanique céleste, une orbite est la trajectoire que décrit dans l'espace un corps autour d'un autre corps sous l'effet de la gravitation.) de Io par rapport aux prévisions. Plus tard en 1849, Hippolyte Fizeau (Armand Hippolyte Louis Fizeau (1819-1896) est un physicien français qui travailla notamment sur la lumière.) mesure directement la vitesse (La vitesse est une grandeur physique qui permet d'évaluer l'évolution d'une quantité en fonction du temps.) de la lumière avec un faisceau réfléchi par une roue (La roue est un organe ou pièce mécanique de forme circulaire tournant autour d'un axe passant par son centre.) dentée réfléchissante.

Comportement ondulatoire de la lumière
En 1801, Thomas Young expérimente la diffraction (La diffraction est le comportement des ondes lorsqu'elles rencontrent un obstacle qui ne leur est pas complètement transparent ; le phénomène peut être interprété par la diffusion...) et les interférences de la lumière, mais il faudra attendre près d'un siècle (Un siècle est maintenant une période de cent années. Le mot vient du latin saeculum, i, qui signifiait race, génération. Il a ensuite indiqué la durée d'une génération humaine et faisait 33 ans 4 mois (d'où...) pour que James Clerk Maxwell explique ce phénomène : il publie en 1873 un traité sur les ondes électromagnétiques, définissant la lumière comme une onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans...) qui se propage sous la forme d'un rayonnement (Le rayonnement est un transfert d'énergie sous forme d'ondes ou de particules, qui peut se produire par rayonnement électromagnétique (par exemple : infrarouge) ou par une désintégration (par exemple : radioactivité...), le spectre de ce rayonnement n'étant qu'une partie de l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble, désigne intuitivement une collection d’objets (que l'on appelle éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un tout », comme...) du rayonnement électromagnétique (Un rayonnement électromagnétique désigne une perturbation des champs électrique et magnétique.), beaucoup plus large : infrarouge, ultraviolet, ondes radio, rayons X... les équations de Maxwell (Les équations de Maxwell, aussi appelées équations de Maxwell-Lorentz, sont des lois fondamentales de la physique. Elles constituent les postulats de base de...) définissant le rayonnement électromagnétique auront de nombreuses applications dès le XIX^e siècle, et encore plus au XX^e siècle (radio, télévision (La télévision est la transmission, par câble ou par ondes radioélectriques, d'images ou de scènes animées et généralement sonorisées qui sont reproduites sur un poste récepteur appelé téléviseur (ou, par abus...), informatique (L'informatique désigne l'automatisation du traitement de l'information par un système, concret (machine) ou abstrait. Dans son acception courante, l'informatique désigne l'ensemble des sciences et techniques en rapport avec le traitement...), satellites (Satellite peut faire référence à :)...).

La photographie permet aussi de fixer sur le papier les images obtenues par les télescopes, ce qui en rend la diffusion (Dans le langage courant, le terme diffusion fait référence à une notion de « distribution », de « mise à disposition » (diffusion d'un produit, d'une...) beaucoup plus aisée.

Comportement corpusculaire de la matière
En 1887, Heinrich Rudolf Hertz décrit l'effet photoélectrique (L'effet photoélectrique désigne l'ensemble des phénomènes électriques d'un matériau provoqués par l'action de la lumière. On distingue deux cas : des électrons sont éjectés du matériau...). En 1900, Max Planck énonce la théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une idée ou une connaissance spéculative, souvent basée sur l’observation ou l’expérience,...) du corps noir (En physique, un corps noir désigne un objet idéal dont le spectre électromagnétique ne dépend que de sa température. En pratique, un tel objet matériel...), puis Albert Einstein (Albert Einstein (14 mars 1879 à Ulm, Württemberg, Allemagne - 18 avril 1955 à Princeton, New Jersey, États-Unis) physicien allemand, puis apatride (1896), suisse (1899), et enfin...) en 1905 pousse (Pousse est le nom donné à une course automobile illégale à la Réunion.) plus loin l'étude de l'effet photoélectrique et démontre que la lumière à un comportement corpusculaire. Il postule alors que la lumière est composée de photons.

La découverte de cette dualité onde-corpuscule de la lumière vaudra son Prix Nobel à Albert Einstein. C'est un des premiers pas de la science (La science (du latin scientia, connaissance) relève Historiquement de l'activité philosophique, et fut pendant longtemps un exercice spéculatif visant à élucider les mystères du monde...) moderne dans le domaine de la mécanique quantique (Fille de l'ancienne théorie des quanta, la mécanique quantique constitue le pilier d'un ensemble de théories physiques qu'on regroupe sous l'appellation générale de physique quantique. Cette dénomination s'oppose à celle de physique...). En 1927, De Broglie le postule également pour des particules matérielles.

Quelques années plus tard, la Théorie quantique des champs (La théorie quantique des champs est l'application des concepts de la physique quantique aux champs. Issue de la mécanique quantique relativiste, dont l'interprétation comme théorie décrivant une seule particule s'était avérée...) appronfondit le concept de photon (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction électromagnétique. Autrement dit, lorsque deux particules...).

Au XX^e siècle, on applique les théories électromagnétiques à l'observation (L’observation est l’action de suivi attentif des phénomènes, sans volonté de les modifier, à l’aide de moyens d’enquête et...) astronomique : après la Seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une unité de mesure du temps. La seconde d'arc est une mesure d'angle plan. La...) Guerre mondiale, on met au point (Graphie) des télescopes qui recueillent les ondes électromagnétiques dans le spectre radio, les radiotélescopes. Cela présentait l'avantage de permettre de découvrir de nouveaux objets célestes. Ainsi naquit la radioastronomie (La radioastronomie est une branche de l'astronomie qui s'occupe de l'observation du ciel dans le domaine des ondes radio. C'est une science relativement jeune qui a fait ses débuts dans les années 1930.). On emploie aussi maintenant des télescopes spatiaux pour éviter la pollution atmosphérique.

De nos jours, les astronomes font moins d'" observations " à l'œil nu. Les astronomes amateurs continuent néanmoins d'observer le ciel (Le ciel est l'atmosphère de la Terre telle qu'elle est vue par les êtres humains depuis le sol de la planète.) avec des lunettes astronomiques, qui sont dans leur principe, équivalentes à celle qu'employa Galilée à partir de 1609.

Théories

La lumière, comme tout phénomène de déplacement ( En géométrie, un déplacement est une similitude qui conserve les distances et les angles orientés. En psychanalyse, le déplacement est mécanisme de défense...), peut se concevoir comme une onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de matière.) ou comme un flux (Le mot flux (du latin fluxus, écoulement) désigne en général un ensemble d'éléments (informations / données, énergie, matière, ...) évoluant dans un sens commun. Plus précisément le terme est employé...) de particules (appelées en l'occurrence photons).

Les lois de Maxwell, ou à une échelle plus humaine les lois de l'optique géométrique (L'optique géométrique est une branche de l'optique, comme le sont l'optique ondulatoire (souvent appelée optique physique) et l'optique quantique. Ces approches ne sont pas opposées, mais complémentaires. L'optique géométrique a...), décrivent bien le comportement de ces ondes. Cette description classique est tout à fait valide et très utilisée au sein de la communauté scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes scientifiques.). Cependant, elle n'explique pas la quantification de l'énergie transportée par le rayonnement, phénomène observé et expliqué par Albert Einstein dès 1913 en postulant l'existence des photons.

Toutefois, la physique (La physique (du grec φυσικη) est étymologiquement la science de la nature. Son champ d'application actuel est néanmoins plus restreint : la physique décrit de façon à la...) moderne considère que chacun de ces photons peut lui-même être considéré comme une onde (ce qu'on appelle la dualité onde-particule (« Les objets quantiques sont dingues, mais au moins, ils sont tous dingues de la même manière. Richard Feynman » ) ou onde-corpuscule en mécanique (Dans le langage courant, la mécanique est le domaine des machines, moteurs, véhicules, organes (engrenages, poulies, courroies, vilebrequins, arbres de transmission, pistons, ...), bref, de tout ce qui produit ou transmet un mouvement, une force,...) quantique).

• Photons
• Perception des couleurs

Vitesse

La vitesse de la lumière dans le vide (Le vide est avant tout un concept philosophique. Il désigne l'absence de matière.), c (comme célérité), est une constante de la physique. C'est la vitesse maximale permise pour tout déplacement d'information ou d'un objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans un espace à trois dimensions, qui a une fonction précise, et qui peut...) matériel par la théorie de la relativité (Cet article traite de la théorie de la relativité à travers les âges. En physique, la notion de relativité date de Galilée. Les travaux d'Einstein en ont fait un important champ d'étude, tant...). Cette propriété a été induite de l'expérience d'interférométrie (L'interférométrie est une méthode de mesure qui exploite les interférences intervenant entre plusieurs ondes cohérentes entre elles.) de Michelson et Morley et a été clairement énoncée par Albert Einstein en 1905.

De ce fait, la vitesse de la lumière est exacte, car elle ne dépend pas d'une mesure (imprécise et susceptible de changement avec des progrès de mesure). D'autres unités sont définies à partir de la vitesse de la lumière (cf. infra). Ainsi, la vitesse de la lumière dans le vide est de 299 792 458 m/s.

Addition des vitesses et célérité

La loi d'addition des vitesses v' = V+v est à peu près vraie pour des vitesses faibles par rapport à la vitesse de la lumière.

Du point de vue de la physique classique, un voyageur marchant dans un train (En transport ferroviaire, un train consiste en une suite de véhicules qui circulent le long de guides pour transporter des voyageurs ou des marchandises d'un point à un autre. Ces guides sont le plus souvent deux rails métalliques, mais peuvent...) a, par rapport au sol, une vitesse égale à celle du train plus (vectoriellement) sa propre vitesse de marche (La marche (le quasi-pléonasme marche à pied est également souvent utilisé) est le mode de locomotion naturel de l'être humain. Il consiste en un déplacement en appui alternatif sur les jambes, en position debout et en ayant toujours au...) dans le train. Et l'on écrit d = (V+v) t = Vt +vt = la distance parcourue par le train + la distance parcourue dans le train = la distance parcourue par le voyageur par rapport au sol dans le temps (Le temps est un concept développé pour représenter la variation du monde : l'Univers n'est jamais figé, les éléments qui le composent bougent, se transforment et évoluent pour...) t qui est classiquement le même dans le train et, ce qui implique la loi classique d'addition des vitesses.

Ceci n'est qu'une approximation, qui devient de moins en moins précise à mesure que la vitesse v considérée augmente.

Un photon (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction électromagnétique. Autrement dit, lorsque deux particules chargées...) va à la même vitesse c que ce soit par rapport au sol ou par rapport au train ! La loi V + c = c' est donc fausse dès lors que c = c' pour V différent de zéro. La loi d'addition des vitesses n'est qu'une approximation de la loi dite de transformation sur les vitesses de Lorentz (appelée parfois d'addition des vitesses, ou plus correctement loi de composition (En mathématiques, une loi de composition, ou loi tout court, est une relation ternaire qui est aussi une application. C’est donc une application d’un produit cartésien de deux...) des vitesses).

Ce résultat est l'une des caractéristiques de la relativité restreinte ; la loi de composition des vitesses issue des transformations mathématiques (Les mathématiques désignent la science du vrai et du faux en général. C'est-à-dire qu'elle ne s'attache pas à dire ce qui est vrai ou faux dans l'absolu mais relativement à des énoncés, des suppositions.) de Lorentz donne à la limite des faibles vitesses (par rapport à la vitesse c) les mêmes résultats que les transformations de Galilée.

Dans les matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.)

À noter : la vitesse de la lumière n'est pas toujours la même dans tous les milieux et dans toutes les conditions. Par exemple, les écarts de vitesse observés entre deux milieux peuvent être reliés au phénomène de réfraction (En physique des ondes — notamment en optique, acoustique et sismologie — le phénomène de réfraction est la déviation d'une onde lorsque la vitesse de celle-ci change entre deux milieux....) qui permet le fonctionnement des lentilles.

Les écarts sont généralement assez faibles, ce qui a permis à beaucoup de gens de parler de vitesse de la lumière au lieu de vitesse de la lumière dans le vide. Cependant, dans certains cas, une onde lumineuse peut être considérablement ralentie. Les physiciens sont parvenus à ralentir la propagation lumineuse jusqu'à quelques mètres par seconde dans des cas extrêmes.

Dans le Système International (SI)

De nos jours, la plupart des unités du système international sont définies à partir de la célérité de la lumière.

Une vitesse étant le quotient d'une longueur (La longueur d’un objet représente la distance entre deux de ses extrémités, les plus éloignées possibles. Lorsque l’objet est filiforme ou en forme de lacet, sa longueur est souvent celle de l’objet complètement développé.) par une durée, on peut donc définir une distance comme étant le produit d'une durée par une vitesse (en l'occurrence c), ou une durée comme la division d'une distance par c.

Mesure de temps

La seconde est définie dans le système international par un phénomène lumineux : c'est la durée de 9 192 631 770 périodes de la radiation (Le rayonnement est un transfert d'énergie sous forme d'ondes ou de particules, qui peut se produire par rayonnement électromagnétique (par exemple : infrarouge) ou par une désintégration...) correspondant à la transition entre les deux niveaux hyperfins de l'état fondamental (En physique quantique, les états fondamentaux d'un système sont les états quantiques de plus basse énergie. Tout état d'énergie supérieure à celle des états fondamentaux est un état excité.) de l'atome (Un atome (du grec ατομος, atomos, « que l'on ne peut diviser ») est la plus petite partie d'un corps simple pouvant se combiner chimiquement avec une autre. Il est généralement...) de césium 133.

Mesure de distance

• Le mètre (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système international. Il est défini comme la distance parcourue par la lumière dans le vide en 1/299 792 458 seconde.), unité du système international de longueur. De nos jours, il est défini comme la distance parcourue par la lumière en 1/299 792 458 de seconde. Il s'agit là d'une définition (Une définition est un discours qui dit ce qu'est une chose ou ce que signifie un nom. D'où la division entre les définitions réelles et les définitions nominales.) conventionnelle, car toute évolution dans la définition de la seconde aurait une incidence directe sur la longueur du mètre. Avec la définition actuelle de la seconde, le mètre est donc égal à

fois la longueur d'onde de la radiation choisie.

On peut également dire que la vitesse de la lumière dans le vide est précisément 299 792 458 m·s^-1 : il n'y a pas la moindre incertitude sur cette valeur, l'incertitude ne résidant que dans la définition de la seconde.

• Le mètre, avec ses sous-multiples ou multiples (millimètre, kilomètre), est très pratique pour mesurer les distances sur la Terre ; par contre pour les astronomes, il est trop court et peu adapté (puisque les astronomes n'observent pratiquement que de la lumière). En effet, la Lune, l'astre le plus proche de nous, est à 380 000 000 mètres de nous.

Le Soleil, l'étoile (Une étoile est un objet céleste émettant de la lumière de façon autonome, semblable à une énorme boule de plasma comme le Soleil, qui est l'étoile la plus proche de la Terre.) la plus proche, est à 150 000 000 000 mètres. Ce n'est pas très pratique !!

Avec le principe décrit précédemment (distance = c x durée), on définit l'année-lumière (L’année-lumière (symbole al, anciennement année de lumière) est une unité de distance utilisée en astronomie. Une année-lumière est la distance parcourue par un photon...) comme la distance que la lumière parcourt en 1 an. Ainsi le Soleil n'est qu'à 8,32 minutes-lumière de nous ; et la Lune est seulement à un peu plus d'1 seconde-lumière (L’année-lumière (symbole al, anciennement année de lumière) est une unité de distance utilisée en astronomie. Une année-lumière est la distance...). L'année-lumière vaut environ 10 000 000 000 000 000 de mètres (10 millions de milliards de mètres, soit 10¹⁶ m).

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 (Le mot phase peut avoir plusieurs significations, il employé dans plusieurs domaines et principalement en physique :). 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 (L'effet laser est un principe d'amplification cohérente de la lumière par émission stimulée. Laser est l'acronyme anglais de « Light Amplification by...).

Mesure

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

• l'unité de flux lumineux est le lumen = candela (La candela est l'unité de mesure du système international de l'intensité lumineuse, c'est-à-dire de l'éclat perçu par l'œil humain d'une source lumineuse. Elle a remplacé l'ancienne unité d'intensité lumineuse la...).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 (En physique, la luminance est l'intensité d'une source de lumière visible dans une direction donnée, divisée par l'aire apparente de cette source dans cette même direction.) et chrominance (La chrominance désigne la partie de l'image vidéo correspondant à l'information de couleur.).

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 (Le pétrole, du latin petra pierre et oleum huile (soit « huile de pierre »), est une roche liquide carbonée, ou huile minérale. Énergie fossile, son...), ou à gaz (Au niveau microscopique, on décrit un gaz comme un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et quasi indépendants (pour plus de détails, voir gaz réels).),

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

Lumières électriques

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 (Le chauffage est l'action de transmettre de l'énergie thermique à un objet, un matériau, un être vivant pour lui procurer du confort.) 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 (Le tube cathodique (CRT ou Cathode Ray Tube en anglais), fut inventé par Karl Ferdinand Braun. Le dispositif est constitué d'un filament chauffé, de cathodes et d'anodes en forme de...) qui emploie la technique d'un bombardement d'électrons.

Lumières quantiques

• la fluorescence (La fluorescence est une émission lumineuse provoquée par diverses formes d'excitation autres que la chaleur. (on parle parfois de « lumière froide »). Elle peut servir à caractériser un...), 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 (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière et de ses relations avec la vision.)"), 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 (Les frottements sont des interactions qui s'opposent à la persistance d'un mouvement relatif entre deux systèmes en contact.), ou triboluminescence (La triboluminescence est un phénomène optique dans lequel la lumière est engendrée par la cassure de liens asymétriques dans un cristal, quand ce matériau est gratté, cassé ou frotté. C’est une...), n'est pas d'origine thermique (Le thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de l'énergie pour la production de chaleur ou de froid, et des transferts de chaleur suivant différents phénomènes physiques, en particulier la conduction, la...) 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 (Il existe de nombreuses acceptions au mot surface, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, souvent abusivement confondu avec sa mesure - l'aire ou la...), certaines espèces de plancton.

Vision humaine

Voir l'article détaillé : Œil

Phénomènes optiques

• Diffraction
• Diffusion
• Interférences
• Réflexion
• Réfraction
• Lentille gravitationnelle (Les lentilles gravitationnelles déforment l'image que l'on reçoit d'un objet astronomique comme une galaxie.)

Symbolisme de la lumière

La lumière semble avoir fait l'objet d'une interprétation symbolique dès que les hommes se sont mis à croire dans un au-delà. Depuis la possible déification du feu, devenu élément vital pour l'Homme préhistorique, puis l'un des quatre éléments de la philosophie de la Grèce antique, jusqu'à la théologie chrétienne de Dieu comme "lumière des lumières", l'illumination étant présente dans de nombreuses religions, on n'a eu de cesse que de lui accorder des origines et vertus surnaturelles.

Ses symboles sont universels et se déclinent sous des formes multiples :

• le cercle solaire (symbole d'Aton, dieu de l'Egypte antique, rosace (Une rosace est une figure symétrique, formée de courbes inscrites dans un cercle à partir d'un point ou bouton central, ayant plus ou moins la forme d'une rose ou d'une étoile...) "rayonnante" des cathédrales gothiques),
• la flèche ou le triangle (En géométrie euclidienne, un triangle est une figure plane, formée par trois points en général supposés non alignés, et par les trois segments qui les relient. La dénomination de « triangle » est justifiée...) (à l'image du rayon solaire (En astrophysique, le rayon solaire est l'unité de longueur conventionnellement utilisée pour exprimer la taille des étoiles. Elle est égale à la longueur du rayon du Soleil. Par exemple, une étoile de diamètre dix...) ou rapprochant l'homme du ciel comme pour les pyramides aztèques et égyptiennes).

Les philosophes ont utilisé cette symbolique ; Ainsi, Descartes affirmait-il dans les Principes de la philosophie (1644), que l'on pouvait s'appuyer sur les lumières naturelles, sans les lumières de la foi, ce même Descartes s'étant intéressé de près à l'optique (la Dioptrique, 1637). C'était à l'époque où l'on a admis que la Terre tournait autour du Soleil (voir Révolution copernicienne (On désigne sous l'expression révolution copernicienne la transformation des méthodes scientifiques et des idées philosophiques qui a accompagné le changement de...), ce qui a constitué un bouleversement dans les représentations du monde, et consécutivement dans les représentations sociales.

L'expression " Lumières " pour désigner le courant philosophique européen (en particulier en France) qui a dérivé de cette conception plutôt mécaniste du monde et de l'univers a également donné son nom au siècle pendant lequel cette représentation sociale s'est mise en place, communément appelé le siècle des Lumières, et que Michel Foucault analyse dans les mots et les choses (voir aussi épistémè).

Georges Duby, dans le temps des cathédrales (1975), décrit également, sous l'angle (En géométrie, la notion générale d'angle se décline en plusieurs concepts apparentés.) artistique, la théologie de la Lumière, initiée à la basilique Saint-Denis au XII^e siècle, qui est à l'origine de l'architecture (L’architecture, terme issu du latin architectura, mot tiré du grec αρχιτεκτων...) dite gothique (mot apparu au XIX^e siècle et de l'émergence des cathédrales dites gothiques dans toute l'Europe (L’Europe est considérée comme un continent ou une partie de l’Eurasie (péninsule occidentale), voire de l’Eurafrasie, selon le point de vue. Elle est...).
Selon la théologie de la lumière, la lumière du ciel passe à travers les vitraux, où sont représentés des scènes de l'Ancien Testament et du Nouveau Testament, illustration imagée de notre catéchisme moderne, pour des populations qui étaient encore peu cultivées dans leur ensemble.