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Les propriétés de la lumière

​La lumière est un rayonnement électromagnétique qui a la particularité de pouvoir être détecté par l'oeil. La lumière est donc une forme d'énergie rayonnante.

La lumière est essentielle à la vie. Par exemple, les végétaux se nourrissent, en partie, de la lumière du Soleil grâce au processus de photosynthèse. Aussi, l'énergie transportée par la lumière permet de réchauffer la Terre et ainsi de créer un climat adéquat pour le développement de la vie. Pour les animaux, la quantité de lumière solaire reçue peut être un signal pour l'hibernation ou encore la reproduction.

De nombreux phénomènes astronomiques impliquent des rayons lumineux. Par exemple, le cycle du jour et de la nuit, les phases de la Lune et les éclipses sont explicables à l'aide des propriétés de la lumière.

Les propriétés de la lumière

La lumière possède sept propriétés principales.

  1. La lumière est un rayonnement électromagnétique perceptible par l'oeil. Les autres rayonnements électromagnétiques, comme les rayons x ou les rayons infrarouges, ne sont pas détectés par nos yeux.


    Spectre électromagnétique
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  2. Le rayonnement lumineux peut être émis par une source naturelle, comme le Soleil et les autres étoiles, ou par une source artificielle, comme une ampoule.
  3. La lumière transporte de l'énergie, que l'on nomme l'énergie lumineuse. Cette énergie lumineuse se transforme en énergie thermique lorsqu'elle entre en contact avec une surface.
  4. La lumière est presque instantanée. Elle voyage à une vitesse de 300 000 km/sec, vitesse qu'il est impossible de dépasser.
  5. La lumière se propage en ligne droite. Elle ne peut donc pas contourner un objet; elle sera plutôt bloquée par celui-ci. Il est à noter que la lumière peut être déviée si elle traverse dans un milieu différent, par exemple si elle passe de l'air à l'eau, phénomène appelé réfraction.
  6. Une partie de la lumière qui frappe un objet est réfléchie par celui-ci, ce qui nous permet de les voir. L'autre partie de la lumière est absorbée.

    Réflexion de la lumière

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  7. La lumière blanche est composée de toutes les couleurs. Lorsque la lumière blanche se sépare en ses couleurs constituantes, on observe la dispersion de la lumière.

Les couleurs

On appelle lumière tous les types de rayons que l'œil peut percevoir.

Les yeux sont en effet conçus pour percevoir la lumière blanche et le noir. Le blanc n’est pas considéré comme une couleur. En effet, lorsque l’on perçoit un objet blanc, c’est que cet objet retourne vers les yeux toutes les couleurs en même temps. À ce moment, le cerveau envoie le message que cet objet est blanc! La dispersion est à l’origine de ce phénomène. 

Ainsi, un gilet qui est rouge absorbe toutes les couleurs que contient la lumière blanche, sauf le rouge qui est réfléchi vers l'environnement. Donc, une personne qui regarde ce gilet ne verra que la couleur réfléchie par le gilet, c'est-à-dire le rouge.

Le noir, quant à lui, indique que notre œil ne perçoit aucun rayon lumineux. C’est pour cette raison que la nuit, si l'on éteint toutes les sources de lumière, on aura l’impression que tout est noir.

La lumière blanche est composée de toutes les couleurs.

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Les phénomènes reliés aux propriétés de la lumière

Les propriétés de la lumière expliquent de nombreux phénomènes astronomiques.

Le cycle du jour et de la nuit

L'alternance entre le jour et la nuit est expliqué en partie par les propriétés de la lumière. Puisque la lumière du Soleil se propage en ligne droite et qu'elle ne peut pas contourner les objets, elle n'est pas en mesure d'éclairer toute la surface de la Terre en même temps. Elle ne peut donc éclairer qu'une seule moitié à la fois: cette moitié vivra le jour, alors que l'autre moitié sera plongée dans la noirceur de la nuit.

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Le cycle jour-nuit et la rotation de la Terre

Les saisons

L'alternance des saisons est également un phénomène en partie expliqué par les propriétés de la lumière. La lumière du Soleil, qui ne voyage qu'en ligne droite, éclaire une partie de la Terre. Toutefois, puisque la Terre est inclinée, un hémisphère reçoit davantage de lumière que l'autre. Cet hémisphère reçoit donc une plus grande quantité d'énergie lumineuse, ce qui fait en sorte qu'elle se réchauffe davantage: c'est l'été. L'autre hémisphère, qui reçoit une plus petite quantité d'énergie du Soleil, vit l'hiver.

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Les saisons et la révolution de la Terre

Les phases de la Lune

La Lune n'émet pas de lumière: elle réfléchit la lumière du Soleil, ce qui permet aux habitants de la Terre de la voir. Comme pour la Terre, selon la position de la Lune par rapport au Soleil, seule une partie de la Lune peut être éclairée puisque la lumière se propage en ligne droite. C'est ce qui explique les différentes phases de la Lune.

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Les phases de la Lune

Les éclipses

Les éclipses surviennent lorsque la Lune crée une zone d'ombre sur la Terre ou si la Lune passe dans l'ombre de la Terre. Peu importe le type d'éclipse, les propriétés de la lumière permettent d'expliquer en partie le phénomène. Puisque la lumière voyage en ligne droite, elle n'est pas en mesure de contourner la Lune. Cette zone d'ombre est l'endroit où l'éclipse pourra être observée.

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Les éclipses (lunaire et solaire)

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Les exercices
Les références