LUMIÈRE
- Article mis en ligne le
- Écrit par Séverine MARTRENCHARD-BARRA
Sources de lumière
L'incandescence
L' émission de lumière peut être une manifestation de la température élevée d'un corps dense. Dans ce cas, les atomes ou les molécules subissent de nombreux chocs permettant l'échange d'énergie. Pour une température donnée, il existe une distribution assez large des longueurs d'onde de la lumière émise autour d'une valeur d'émission maximum. Plus le corps est chaud, plus l'émission se déplace vers les courtes longueurs d'onde : ainsi les animaux et les hommes émettent un rayonnement infrarouge (détecté par les caméras thermiques), les résistances d'un four électrique rougeoient en approchant 1 000 0C, la température de la surface du Soleil est de 5 500 0C correspondant à une émission de lumière maximale dans le jaune (mais le spectre solaire s'étend de l'ultraviolet à l'infrarouge), certaines étoiles plus chaudes que le Soleil apparaissent bleues (on mesure ainsi la température de surface des étoiles), etc.
Dans une ampoule classique, de la lumière blanche est émise par un filament de tungstène porté à très haute température grâce au courant électrique qui le traverse (le tungstène, le plus réfractaire des métaux, ne fond qu'à 3 410 0C).
La luminescence
On parle de luminescence (ou lumière « froide ») lorsque la lumière émise est caractéristique de la nature de l'atome ou de la molécule qui l'émet et non plus de sa seule température (ce peut-être le cas dans les gaz, dans des solides bien ordonnés, pour des molécules diluées dans un liquide...). Suivant la manière dont l'excitation atomique ou moléculaire a été initialement produite, on distingue de nombreux types de luminescence :.
– La photoluminescence : une excitation lumineuse initiale se traduit par une émission de lumière (de fréquence égale ou souvent plus faible). Si la lumière est « immédiatement » réémise – en quelques ns –, on utilise le terme fluorescence. La détection de la fluorescence de molécules bien ciblées est une technique d'analyse de plus en plus utilisée en chimie, biologie, médecine et industrie. Si la lumière est réémise beaucoup plus tard (jusqu'à plusieurs heures), on parle de phosphorescence (principe des panneaux de balisage des bâtiments par exemple).
– La chimiluminescence : une molécule dans un état excité est produite à l'issue d'une réaction chimique et se désexcite en émettant de la lumière. Citons l'exemple de la révélation de traces de sang sur une scène de crime : la réaction chimiluminescente du luminol avec l'eau oxygénée est catalysée par le fer contenu dans le sang.
– La bioluminescence est également la conséquence de réactions chimiques qui se produisent au sein d'un être vivant (lucioles, certains planctons...)
– L'électroluminescence : en produisant une décharge électrique dans un gaz, on peut provoquer une émission de lumière (ainsi dans un tube à néon, la décharge produit de la lumière ultraviolette, qui à son tour provoque la fluorescence du matériau tapissant la paroi du tube). De même en appliquant une tension électrique sur un matériau semi-conducteur : c'est le principe des diodes électroluminescentes (DEL ou LED en anglais) et autres dispositifs d'opto-électronique.
– La thermoluminescence : les atomes de certains matériaux peuvent être bloqués dans un état électronique dit métastable qui n'est pas leur état fondamental (à la suite d'un chauffage) ; ils peuvent sortir de cet état métastable et émettre de la lumière. La thermoluminescence est utilisée comme méthode de datation pour des périodes allant jusqu'à 700 000 ans.
– Bien d'autres possibilités existent : bombardement d'électrons (cathodoluminescence, principe des postes de télévision avant les écrans LCD ou[...]
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Écrit par
- Séverine MARTRENCHARD-BARRA : chargée de recherche au C.N.R.S., Institut des sciences moléculaires d'Orsay, université de Paris-XI
Classification
Pour citer cet article
Séverine MARTRENCHARD-BARRA. LUMIÈRE [en ligne]. In Encyclopædia Universalis. Disponible sur : (consulté le )
Article mis en ligne le
Médias
Réflexion et réfraction de la lumière
Encyclopædia Universalis France
Lumière : phénomènes ondulatoires
Encyclopædia Universalis France
Lumière : propagation du champ électromagnétique
Encyclopædia Universalis France
Autres références
-
NATURE DE LA LUMIÈRE
- Écrit par Bernard PIRE
- 300 mots
Après ses études à Cambridge et un premier poste de professeur à l'université d'Aberdeen, le physicien écossais James Clerk Maxwell (1831-1879) est nommé professeur au King's College de Londres en 1860. C'est là qu'il obtient ses plus célèbres résultats sur l'...
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A DYNAMICAL THEORY OF THE ELECTROMAGNETIC FIELD (J. C. Maxwell)
- Écrit par Bernard PIRE
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Le physicien écossais James Clerk Maxwell envoie en octobre 1864 aux Comptes-rendus de la Royal Society de Londres le résumé d'un article intitulé « Une théorie dynamique du champ électromagnétique ». En six pages, le professeur de physique du King's College de Londres propose une théorie qui suppose...
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Lauréat du prix Nobel de physique 2022 (avec John Clauser et Anton Zeilinger), le Français Alain Aspect est un spécialiste de l’optique quantique, ce domaine de la physique qui sonde le comportement de la lumière dans des conditions extrêmes où la description classique du rayonnement électromagnétique...
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...nouveau, un remarquable développement quand il a montré que la constante h est indispensable à la formalisation de l'effet photo-électrique. D' après Einstein, ce phénomène est explicable si on considère la lumière comme constituée de particules d'énergie, les photons, dont l'énergie... -
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