LA LUMIÈRE
Théorie physique

La lumière provient d’une source ; le soleil par exemple.


 

A-Les différents modèles de la lumière :

1-L’optique géométrique:

a) Un principe fondamental :

La lumière se déplace en ligne droite dans un milieu homogène.
On en déduit la notion de rayon lumineux.

b) La loi de la réflexion :

Les angles i et r sont égaux.

c) La loi de la réfraction :

Elle explique ce qui se passe lorsque la lumière passe d’un milieu dans un milieu différent.
 

Le rayon réfracté se rapproche de la normale.
Le rayon réfracté s’éloigne de la normale.

d) Conséquences :

- Les ombres
Dans la zone 1, seul A est visible.
Dans la zone 2, A et B sont invisibles.
Dans la zone 3, seul B est visible.

- Les limites de la théorie :

L’image sur l’écran représente 
exactement le trou du cache.
Les rayons ne se propagent pas en ligne droite ; 
c’est une limite de l’optique géométrique.

e) L’image dans le miroir :

Observation d’un point lumineux.
L’œil reçoit des rayons lumineux provenant de S.
Dans ce cas, notre œil reçoit des rayons qui semblent venir de S’.
Nous pensons que S se trouve derrière le miroir, mais c’est son image.

2-Des théories plus récentes :

a) L’optique ondulatoire

propose que la lumière soit représentée par une onde électromagnétique. (La couleur dépend de la longueur d’onde.)

b) L’optique corpusculaire

propose que la lumière soit constituée de petits grains d’énergie appelés « photons ». (Selon l’énergie qu’il contient, la couleur de la lumière est différente.)

c) Louis de Broglie (1892-1987)

propose une synthèse de ces deux théories : onde / corpuscule ; la dualité.

À l’école, nous n’utiliserons que la théorie de l’optique géométrique.

B-La notion de couleur :

  1. Pour le physicien, la couleur se rattache à la notion de longueur d’onde. Dans la théorie corpusculaire, l’énergie du photon change selon la couleur.
  2. Qu’est-ce-que la couleur d’un objet ? On parlera de teinte et non de couleur.



 


En fonction de sa constitution, un objet absorbe plus ou moins de radiations lumineuses.

Le blanc n’absorbe aucune radiation lumineuse.
Le noir absorbe toutes les radiations lumineuses. 
(C’est l’absence de couleur.) 

3-La perception de la couleur par l’œil :

A l’intérieur de l’œil, il y a trois types de cônes :
  • l’un, sensible au bleu,
  • l’un, sensible au vert,
  • le dernier, sensible au rouge.

    • L’addition de ces informations est traitée par le cerveau.
    De même, dans un téléviseur couleur, on trouve trois canons à électrons donnant respectivement les couleurs : bleu, vert, rouge.

    Convention additive (Principe physique)
    Convention soustractive.
      (Les couleurs du peintre)

    4-La décomposition de la lumière :

    a) Mise en évidence :

    On peut observer la décomposition de la lumière en utilisant une diapo réseau ou un prisme de jumelles.


     

    b) Ce phénomène s’observe naturellement dans l’arc-en-ciel.

    Principe : La lumière traverse les gouttes d’eau en suspension dans l’air et se décompose.