Rétro 1900: l'ABC de la Physique

Publié par Michel le 21/11/2004 à 00:01
Lumière

Elle est produite par des vibrations rapides, et plus ou moins intenses de l'éther, milieu infiniment élastique dont les phénomènes lumineux nous ont démontré l'existence. Un corps lumineux émet une lumière qui lui est propre, comme le Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile...), la bougie (La bougie est un objet servant en général à éclairer, composé d'un corps...), la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...) électrique.


Un corps éclairé est celui qui peut devenir lumineux lorsqu'une lumière le frappe; comme la Lune (La Lune est l'unique satellite naturel de la Terre et le cinquième plus grand satellite du...), éclairée par le Soleil. Les corps transparents (verre, eau (L’eau est un composé chimique ubiquitaire sur la Terre, essentiel pour tous les...), etc.) permettent de percevoir à la fois la lumière et la forme des objets, tandis que les corps translucides (verre dépoli, par ex.) ne laissent passer (Le genre Passer a été créé par le zoologiste français Mathurin Jacques...) qu'une lumière diffuse.


Corps opaques

Ce sont ceux à travers lesquels la lumière ne passe pas. Ils sont peu nombreux: les récentes découvertes de Léonard et de Roentgen, du Dr Le Bon, etc., ont démontré que des rayons lumineux émis soit par l'ampoule de Crookes, soit par une flamme de lampe à pétrole (Le pétrole est une roche liquide carbonée, ou huile minérale. L'exploitation de...) ou de gaz (Un gaz est un ensemble d'atomes ou de molécules très faiblement liés et...), traversent parfaitement un grand nombre (La notion de nombre en linguistique est traitée à l’article « Nombre...) de corps considérés jusqu'alors comme opaques.


Ombre et Pénombre

Un corps opaque interposé entre une lumière et un écran (Un moniteur est un périphérique de sortie usuel d'un ordinateur. C'est l'écran où s'affichent...) intercepte plus ou moins les rayons lumineux. La partie obscure est l'ombre; les parties indirectement éclairées constituent la pénombre.


Propagation de la Lumière

Dans un milieu homogène, la lumière se propage toujours en ligne droite.


L'expérience bien connue de la chambre obscure (fig. 1) en est la preuve. L'image se présente renversée et colorée comme l'objet (De manière générale, le mot objet (du latin objectum, 1361) désigne une entité définie dans...) lui-même, parce que les rayons, suivant une ligne droite, se croisent devant l'ouverture de la boîte.


Vitesse de la Lumière

La lumière se propage à raison de 300,000 kilomètres (Le mètre (symbole m, du grec metron, mesure) est l'unité de base de longueur du Système...) environ par seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui...), c'est-à-dire beaucoup plus vite que le son. C'est ce qui explique pourquoi on voit parfois un éclair longtemps avant d'entendre le bruit (Dans son sens courant, le mot de bruit se rapproche de la signification principale du mot son....) du tonnerre (Le tonnerre est un bruit qui est produit par l'expansion brutale de la fine colonne d'air qui a...).


Réflexion

Un rayon lumineux, rencontrant une surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a...) polie, est renvoyé en formant (Dans l'intonation, les changements de fréquence fondamentale sont perçus comme des variations de...) un angle (En géométrie, la notion générale d'angle se décline en plusieurs concepts...) d"incidence égal à l'angle de réflexion.


Miroir

Toute surface réfléchissant la lumière est un miroir, certains d'entre eux (les glaces, par ex.) donnant parfois plusieurs images, lorsque le corps réfléchi ne se trouve pas placé juste en face.


Miroirs courbes

Les rayons lumineux tombant sur un miroir concave (fig. 2) parallèlement à l'axe sont réfléchis en un point (Graphie) appelé foyer (endroit où se rejoignent les lignes obliques sur 1a fig. 2). Par réciprocité, une lumière placée au foyer est réfléchie en rayons parallèles à l'axe, etc. Application de ce principe est faite dans les réflecteurs, etc.

Sur les miroirs convexes, l'image apparaît droite et fortement réduite, ses dimensions (Dans le sens commun, la notion de dimension renvoie à la taille ; les dimensions d'une pièce...) étant d'autant moindres que l'objet est plus éloigné.

Les miroirs ondulés, mi-concaves et mi-convexes, réfléchissent des images fantastiques en partie grossies, en partie rapetissées.


Réfraction

Lorsqu'un rayon lumineux passe d'un milieu transparent dans un autre, le rayon incident et le rayon réfracté sont dans le même plan perpendiculaire (En géométrie plane, on dit que deux droites sont perpendiculaires quand elles se coupent en...) à la surface réfringente. Quelle que soit l'obliquité du rayon incident, le sinus (En mathématiques, les fonctions trigonométriques sont des fonctions d'angle importantes pour...) de l'angle d'incidence et celui de l'angle de réfraction sont dans un rapport constant (Loi de Descartes).

Loi facile à vérifier par l'expérience dite du bâton brisé. Un bâton droit plongé dans l'eau semble être brisé, la partie immergée formant un angle avec la partie sortant de l'eau. On nomme angle limite l'inclinaison (En mécanique céleste, l'inclinaison est un élément orbital d'un corps en orbite autour d'un...) au-delà de laquelle la réfraction cesse.


L'aurore, le Crépuscule et le Mirage sont des phénomènes de réfraction du soleil sur les couches d'air (L'air est le mélange de gaz constituant l'atmosphère de la Terre. Il est inodore et...).


Lentilles

Tout le monde (Le mot monde peut désigner :) connaît les verres grossissants, ou lentilles biconvexes. Si cette lentille est exposée à la lumière solaire, les rayons réfractés se concentrent en un point (foyer) où se dégage une forte chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent :...). Si on place un objet entre la lentille et le foyer, l'image virtuelle apparaît, fortement amplifiée.


Réciproquement, si la lumière est placée au foyer, les rayons suivent une direction parallèle à l'axe (lentilles des phares, des lanternes, etc.).

Les lentilles concaves, an contraire, rapetissent les objets.


Prisme triangulaire

Les rayons solaires frappant un prisme triangulaire de cristal (Cristal est un terme usuel pour désigner un solide aux formes régulières, bien que...) sont réfractés, la lumière se décomposant en 7 couleurs (spectre solaire de Newton), placées toujours dans le même ordre (fig. 3): violet (Le violet est une couleur, composée d'un mélange de bleu (environ 50% de luminosité) et de rouge...), indigo (L'indigo (du latin indicum : de l'Inde) est une nuance de bleu foncé.), bleu (Bleu (de l'ancien haut-allemand « blao » = brillant) est une des trois couleurs...), vert (Le vert est une couleur complémentaire correspondant à la lumière qui a une longueur d'onde...), jaune (Il existe (au minimum) cinq définitions du jaune qui désignent à peu près la même...), orangé, rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait...).


De même l'arc-en-ciel (Un arc-en-ciel est un phénomène optique et météorologique qui rend visible le...) est le résultat de la décomposition (En biologie, la décomposition est le processus par lequel des corps organisés, qu'ils...) de la lumière solaire sur les prismes formés par les molécules de l'eau de pluie (La pluie désigne généralement une précipitation d'eau à l'état...).


Couleurs

Elles sont produites par des ondulations rapides de l'éther, dont la longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus...) est évaluée en millionièmes de millimètres:
Violet, 423 ondulations ; indigo, 449 ; bleu, 475 ; vert, 512: jaune, 551 ; orange, 583; rouge, 620.

Newton démontra que les corps ne sont pas colorés par eux-mêmes, mais par l'espèce (Dans les sciences du vivant, l’espèce (du latin species, « type »...) de lumière qu'ils réfléchissent. Un objet parait blanc (Le blanc est la couleur d'un corps chauffé à environ 5 000 °C (voir...) lorsqu'il renvoie à notre oeil les 7 couleurs; noir lorsqu'il les absorbe toutes. Un objet quelconque, vert, par ex., nous paraît ainsi parce qu'il absorbe les 6 autres couleurs.

Deux couleurs sont dites complémentaires lorsque, superposées, elles reproduisent la lumière blanche; ainsi le bleu est complémentaire de l'orange; le violet, du jaune; le vert, du rouge.

Dans le spectre, outre ces 7 couleurs, figurent un certain nombre de raies obscures, plus ou moins larges; ou en a compté jusqu'à 4000. Ces lignes caractérisent les métaux en ébullition (L’ébullition est la formation de bulles lors d’un changement violent d’un corps...); chaque métal (Un métal est un élément chimique qui peut perdre des électrons pour former des...) brûlé dans une flamme ardente marque sa présence par ces raies, toujours semblables et placées au même endroit, sur le spectre. De là est venue l'Analyse spectrale (L'analyse spectrale est une méthode utilisée en physique pour déterminer les caractéristiques...).


Photographie

Nous avons vu que dans la chambre noire (fig. 1), l'image d'un objet apparaît sur une des parois; sachant que la lumière exerce une action décomposante sur certaines substances, Daguerre eut l'idée de remplacer cette paroi de bois ou de verre (Le verre, dans le langage courant, désigne un matériau ou un alliage dur, fragile...) dépoli par une plaque de verre recouverte d'une mince conche de gélatine (La gélatine est une substance solide translucide, transparente ou légèrement jaune,...) ou de collodion mêlé à de l'iodure d'argent (L’argent ou argent métal est un élément chimique de symbole Ag — du...). La lumière noircit par décomposition toute la partie occupée par l'image. On obtient ainsi un cliché négatif.


Vision

Divers instruments sont des auxiliaires de notre oeil ; les microscopes amplifient l'image des objets; les jumelles (Les Jumelles est le nom donné à un couple de sommets situé dans le Chablais...), longues vues, lunettes astronomiques, télescopes, rapprochent les objets éloignés.
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