LUMIÈRE

Le xix^e siècle vit le triomphe de l'optique ondulatoire, qui permettait d'analyser bien des phénomènes liés à la lumière (diffraction, polarisation, etc.), mais certains opposaient encore une résistance.

Le premier d'entre eux est l'effet photoélectrique observé par Hertz en 1887 (l'explication en 1905 vaudra à Einstein son prix Nobel de 1921). Lorsqu'on éclaire un métal, on peut lui arracher des électrons et mesurer un courant électrique si l'on ferme le circuit. Il existe un seuil d'apparition de ce courant, lié, non pas à l'intensité du flux lumineux, mais à la longueur d'onde de la lumière (par exemple λ < 290 nm pour le cuivre, ce qui correspond au domaine de l'ultraviolet). À noter : les cellules photovoltaïques utilisent ce principe pour produire de l'électricité, le métal étant remplacé par des semi-conducteurs à base de silicium.

Le second sujet de discussion de cette fin de xix^e siècle est le « corps noir ». Tous les objets chauffés émettent un rayonnement électromagnétique, visible ou non ; plus l'objet est chaud, plus ce rayonnement se déplace vers les courtes longueurs d'onde. Ce rayonnement – dit thermique – ne dépend pas de la nature de l'objet mais de sa température. Pour appréhender ce phénomène, les physiciens ont imaginé un objet modèle, le « corps noir » : il absorbe toutes les composantes du rayonnement électromagnétique, les convertit en énergie interne et émet de la lumière dont la distribution spectrale est une fonction de sa température (loi de Wien de 1896). Les théories de la thermodynamique classique ne parvenant pas à reproduire cette loi aux courtes longueurs d'onde, le physicien allemand Max Planck fut amené, en 1900, à introduire un outil de calcul : il supposa que l'énergie lumineuse du corps noir ne peut être émise que par paquets (ou éléments d'énergie) et que la quantité d'énergie dans chaque paquet dépend de la longueur d'onde de la lumière.

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