Lumière La petite histoire Comprendre simplement Domaines de présence Son interprétation dans l'avenir Les références Mais encore …

by Pepe ©   Accueil  Arborescence  Page précédente

La petite histoire  Up Page Un milliard de kilomètres à l'heure La plupart des hommes de l'Antiquité s'étaient contentés de faire de la lumière un dieu: le Soleil, adoré sur tous les continents, sous tous les noms, sous toutes les formes. Empédocle d'Agrigente, le premier, au Ve siècle avant J.-C., proposa de doter la lumière d'une vitesse finie. Aristote renchérit dans le même sens. Malheureusement aucun appareil de mesure n'était à la disposition des savants de l'époque pour vérifier leur géniale intuition: il fallut attendre 2 000 ans. Au XVIIe siècle, l'astronome danois Olaf Roemer observa pendant dix ans les éclipses régulières d'Io, le plus intérieur des quatre satellites de Jupiter connus à cette époque. Io disparaît derrière la planète géante toutes les 42 heures 28 minutes. Il s'avisa qu'Io était en retard à son rendez-vous lorsque la Terre se trouvait en opposition avec Jupiter par rapport au Soleil. Il en conclut que ce retard était dû à la distance supplémentaire à parcourrir par la lumière entre le moment de l'opposition et celui de la conjonction Terre-Jupiter par rapport au Soleil (les deux planètes sont du même côté). Cette distance supplémentaire étant égale au  petit axe de l'orbite terrestre, il nota le retard maximum, 22 minutes, et en déduisit le premier la vitesse approximative de la lumière. Le Hollandais Kristian Huygens s'empara de ce résultat pour bâtir une théorie ondulatoire de la lumière (elle n'est pas matérielle, mais imprime un mouvement progressif à la matière intermédiaire). Cependant qu'Isaac Newton, en Angleterre, développait sa théorie corpusculaire; mais il a fallut attendre deux cents ans pour que De Broglie, Heisenberg, Einstien réconcilient les deux points de vue et fassent de la lumière ce qu'elle est aujourd'hui. Entre-temps, à la suite d'expériences tentées en France au milieu du XIXe siècle par Fizeau, on put déterminer sa vitesse exacte: 299 730 km/seconde. On put même, en août 1901, chronométrer directement pour la première fois cette vitesse en suivant dans le ciel la propagation des ondes lumineuses émises par l'explosion de Nova Persée.

Comprendre simplement  Up Page Polarisation de la lumière La lumière polarisée a été découverte par Malus en 1809. Une lumière "normale" est composée d'un champ électrique et d'un champ électromagnétique: on parle aussi d'onde électromagnétique. Limitons nous au champ électrique, celui auquel l'œil est sensible. Ce champ peut prendre n'importe quelle direction. Dans une lumière polarisée, le champ électrique est limitée à une seule direction.

Domaines de présence  Up Page Stocker des photons Une découverte chanceuse, c'est par ces termes que Rajesh Patel, décrit la découverte faite en février 2008 par l'équipe de scientifiques à laquelle il appartient. Cette équipe de chercheurs de l'Université de Bhavnagar (Gujarat), emmenée par le Dr. Mehta, a en effet mis en évidence la capacité d'une "soupe" de matériaux magnétiques à capturer la lumière et à la restituer, presque sur commande. Les scientifiques testaient en effet les propriétés optiques de leur fluide transparent -un fluide ferreux dans lequel ont été dispersées des sphères de magnétite d'environ un micromètre de diamètre- soumis à différents champs magnétiques lorsqu'ils ont constaté que pour une certaine gamme de champs magnétiques, le fluide ne réémettait pas de lumière. Ils ont alors coupé le faisceau laser et au moment où ils ont ensuite coupé le champ magnétique, un flash coloré a jailli. Cette découverte est de première importance dans la mesure où ces photons pourraient remplacer les électrons dans les systèmes informatiques du futur. Même si le mécanisme qui explique cette propriété n'est pas encore complètement connu, son exploration pourrait donc permettre de progresser dans le domaine du stockage et de la récupération d'informations. Il s'agit cependant déjà d'un progrés formidable puisque les systèmes qui permettent de piéger la lumière ne fonctionnent actuellement que durant quelques nanosecondes au maximum. Pour l'instant, l'équipe à l'origine de cette découverte postule que les sphères de magnétite sont alignées par le champ magnétique et forment des microcavités, remplis de fluide ferreux, dans lesquelles les photons sont piégés, a priori, aussi longtemps que le champ magnétique fonctionne. Par ailleurs, les variations du champ magnétiques détermineraient aussi quelle gamme de longueur d'onde est absorbée par le système.

Son interprétation dans l'avenir  Up Page Célérité amoindrie Ramener la vitesse de la lumière à 0,1 mm/s, c'est la prouesse accomplie par les physiciens Pengfei Wu et Devulapalli Rao de l'université du Massachusetts à l'aide d'un simple film de 100 micromètres d'épaisseur constitué par un pigment photosensible bactérien. Il faut près d'une seconde à cette bactérie pour restituer le photon qu'elle a absorbé, alors que ce photon irait trois mille milliards de fois plus vite dans le vide ! Dans la course à l'ordinateur optique, les chercheurs n'avaient jusqu'à présent testé que des cristaux et des gaz ultrafroids pour ralentir la lumière.   La compression de la lumière Cette observation, qui fait l'objet d'une publication dans Nano Letters du 12 mars 2008, a été réalisée par des checheurs de l'Institut Rayonnement Matière de Saclay (IRAMIS) du CEA et de l'Institut Charles Delaunay de l'Université de Technologie de Troyes. Il sont parvenus en effet à visualiser au microscope des plasmons à la surface de conducteurs mesurant 30 nanomètres. Rappelons que le plasmon est un phénomène qui présente toutes les caractéristiques d'une onde lumineuse. Néanmoins, il reste bloqué aux parois d'un métal conducteur. Et lorsque le diamètre de l'objet métallique est réduit à 30 nm, le plasmon développe un mode dit "lent". Les chercheurs parlent alors de "plasmon lent" dont la propriété est d'osciller à la fréquence de l'onde lumineuse tout en ayant une longueur d'onde très inférieure à celle de la lumière.

Les références  Up Page Réseau Pepe BE France BE Inde Grandes énigmes de l'astronomie Jean Charon Encyclopédie Planète Science & Vie avril 2006 n°1063   Pourquoi ce site Je crois que, si les êtres humains que nous sommes ne parviennent pas toujours à évoluer comme ils le souhaiteraient _à s'épanouir professionnellement, sentimentalement et sexuellement (ce que j'appelle les trois pôles d'intérêts) c'est parce qu'il y a des barrages qui entravent leur désir d'accéder à un rêve inachevé. Je pars du principe que tout est possible, à condition de s'entourer de gens qui nous poussent à croire en nous.   Contribuer au Réseau Pepe Ce site est avant tout une encyclopédie ouverte à l'imagination et au savoir, où chacun(e) d'entre vous peut participer. Si vous avez envie de partager une passion, ou si vous sentez le besoin de vous exprimer sur un point précis, je vous invite à m'adresser un e-mail (adresse électronique accessible sur ma page d'accueil).

Mais encore …  Up Page Spectroscopie Le lumière du jour qui nous semble incolore est en réalité composée de toutes les couleurs de l'arc-en-ciel. Le spectre est la suite des couleurs selon lesquelles se décompose une lumière émise par une source, une fois qu'on l'a établie par la dispersion d'un prisme. On y trouve tout ou partie des sept couleurs de base, et des raies d'émission ou d'absorption qui permettent d'analyser le corps émetteur: sa composition, la pression, la température, les champs magnétiques et électriques de ses composantes, etc. L'invention du spectroscope, au début du XIXe siècle, révéla un véritable langage des couleurs spectrales. Jospeh Fraunhofer, un jeune apprenti miroitier, découvrit le premier de mystérieuses raies noires dans la lumière émise par le Soleil et décomposée à travers un prisme. Après de nombreuses observation, on conclut que ces raies noires correspondaient à l'absorption de la lumière par un gaz émettant sur la même fréquenc soit sur Terre, soit sur le Soleil. Dans le cas de l'expérience de Fraunhofer, il s'agissait d'oxygène. En quelques années, chaque corps chimique déterminé se vit ainsi doté d'une véritable carte d'identité, avec une bande bien définie et une série de raies d'émission et d'absorption, indissolublement liées à lui. En 1885, le mathématicien suisse Balmer réussit à découvrir la loi mathématique selon laquelle étaient réparties les raies de l'hydrogène. On découvrit ensuite une échelle plus ou moins compliquée à établir pour tous les autres corps chimiques. Mais ce fut le physicien danois Niels Bohr qui découvrit la raison de ce phénomène: il démontra en 1913 que les intervalles entre les raies colorées (émission), séparées par les raies noires (absorption), correspondaient exactement aux intervalles quantiques des orbites des électrons autour du noyau de l'atome. Les sauts d'un électron, d'orbite en orbite, en direction du centre de l'atome, d'un niveau d'énergie plus élevé à un  niveau plus faible, étaient visualisés par les raies lumineuses successives descendant l'échelle de Balmer: un électron, sautant de l'orbite trois à l'orbite deux, libérait de l'énergie sous forme de photons de lumière rouge; le saut de l'orbite quatre à l'orbite deux, de la lumière bleue; de cinq à deux, du violet, etc., toutes les couleurs visibles s'arrêtant à l'orbite deux. Au total, on a découvert l'existence de 100 000 raies ou bandes, allant de l'infrarouge à l'ultraviolet, et qui s'étendaient sur près de deux kilomètres si on les mettait toutes côté à côte. L'hydrogène à lui tout seul (et c'est le corps le plus simple, avec un seul électron) a 31 barreaux différents.