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La lumière,onde et particule 11 mai, 2011

Posté par alae9 dans : Non classé , trackback

La lumière est l’ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l’oeil humain, c’est-à-dire comprises dans des longueurs d’onde de 380 nm (violet) à 780 nm (rouge). La lumière est intimement liée à la notion de couleur. C’est Isaac Newton qui propose pour la première fois au xviie siècle un cercle des couleurs chromatiques1 fondé sur la décomposition de la lumière blanche. Elle peut se mesurer en lux.
Outre la lumière visible, par extension, on appelle parfois « lumière » d’autres ondes électromagnétiques, telles que celles situées dans les domaines infrarouge et ultraviolet.
la lumière

Le photon (particule de lumière)

Le photon est la particule qui compose les ondes électromagnétiques, des ondes radio aux rayons gamma en passant par la lumière visible. En physique des particules (où il est souvent symbolisé par la lettre γ — gamma), c’est la particule médiatrice de l’interaction électromagnétique. Autrement dit, lorsque deux particules chargées électriquement interagissent, cette interaction se traduit d’un point de vue quantique comme un échange de photons.
Le concept de photon a été développé par Albert Einstein entre 1905 et 1917 pour expliquer des observations expérimentales qui ne pouvaient être comprises dans le cadre d’un modèle ondulatoire classique de la lumière3,4,5,6. Il a ainsi montré que parallèlement à son comportement ondulatoire — interférences et diffraction —, la propagation du champ électromagnétique présente simultanément des propriétés corpusculaires. Les photons sont des « paquets » d’énergie élémentaires, ou quanta de rayonnement électromagnétique, qui sont échangés lors de l’absorption ou de l’émission de lumière par la matière. De plus, l’énergie et la quantité de mouvement (pression de radiation) d’une onde électromagnétique monochromatique sont égales à un nombre entier de fois celles d’un photon.
Le concept de photon a donné lieu à des avancées importantes en physique expérimentale et théorique, telles que les lasers, les condensats de Bose-Einstein, l’optique quantique, la théorie quantique des champs et l’interprétation probabiliste de la mécanique quantique. Le photon est une particule de spin égal à 1, c’est donc un boson7, et sa masse est nulle.
L’énergie d’un photon de lumière visible est de l’ordre de 2 eV, soit environ 109 fois moins que l’énergie nécessaire pour créer un atome d’hydrogène. En conséquence, les sources de rayonnement habituelles (antennes, lampes, laser, etc.) produisent de très grandes quantités de photons8, ce qui explique que la nature « granulaire » de l’énergie lumineuse soit négligeable dans de nombreuses situations physiques. Il est cependant possible de produire des photons un par un grâce aux processus suivants :
transition électronique ;
transition nucléaire ;
annihilation de paires particule-antiparticule.
photon

Le spectre éléctromagnetique:

spectre éléctromagnetique

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