Optique

Phénomènes lumineux

On peut dire que l'optique est la partie de la physique qui étudie la lumière et les phénomènes auxquels elle participe.
Mais, qu'est-ce que la lumière ?

Même si des faits démontrent que la lumière a des comportements qui sont caractéristiques à la fois des ondes et des particules, on dira simplement : la lumière est un rayonnement qui peut impressionner la rétine de l'oeil.

Plusieurs rayonnements, autres que visibles, ont été découverts. Ceux-ci sont invisibles à l'oeil et ont la même nature et les mêmes propriétés que la lumière. Par exemple, pensons aux rayons X, les rayons infra-rouges, les rayons ultra-violets ou les ondes radio.

À tous les jours, vous êtes témoins de phénomènes lumineux. Voici une énumération de quelques-uns : luminescence, incandescence, phosphorescence, fluorescence et dispersion.

Tous ces phénomènes sont dus à des sources lumineuses.

Tout ce qui émet de la lumière est considéré comme une source lumineuse.

• 1. Un corps qui produit de la lumière est un corps lumineux.
• 2. Un corps qui réfléchit la lumière est un corps éclairé.

Important

Seules les sources lumineuses sont visibles, la lumière elle-même est invisible.

1. Parmi les corps lumineux, il y a :

• Les corps incandescents qui deviennent lumineux sous l'effet de sa chaleur.
• Les corps luminescents qui produisent de la lumière sans émission de chaleur.

  Parmi les corps luminescents, il y a :

• Les corps fluorescents qui émettent de la lumière visible lorsqu'excités.
• Les corps phosphorescents qui émettent de la lumière pendant un certain temps même si la source d'excitation est retirée.

2. Les corps éclairés se divisent en :

• Corps opaques qui ne laissent pas passer la lumière (ces corps absorbent toute la lumière).
• Transparents qui laissent passer la lumière (ces corps transmettent une partie importante de la lumière incidente).
• Translucides : La lumière passe mais on distingue difficilement les objets.

Lorsqu'un pinceau de lumière traverse un objet de verre, une partie de la lumière est transmise (continue), une partie de la lumière est réfléchie et l'autre partie est absorbée.

Il se peut aussi que vous observiez la dispersion lumineuse. La dispersion lumineuse est le phénomène qui provoque l'étalement des couleurs spectrales de la lumière blanche.

Le spectre lumineux est l'ensemble des couleurs de la lumière.

Une lumière est monochromatique si elle est d'une seule couleur.

Une lumière est polychromatique si elle est de plusieurs couleurs (ex. blanche).

Formation des couleurs

Les théories qui expliquent la perception des couleurs par l'oeil évoluent sans cesse. Aucune ne semble définitive, cependant quelques lignes se dégagent.

La biologie nous enseigne que la rétine de l'oeil est formée de bâtonnets, sensibles au blanc et noir, et de cônes, sensibles aux couleurs. Certains cônes sont sensibles au rouge, d'autres au bleu et d'autres au vert.

Le rouge, le bleu et le vert sont les couleurs primaires lors de la formation des couleurs par synthèse additive. Se sont les couleurs lumière.

Les couleurs secondaires sont le jaune, le magenta et le cyan.

La couleur blanche s'obtient en additionnant les trois couleurs lumière primaire.

Le magenta s'obtient en additionnant la lumière bleu et la lumière rouge.

Le cyan s'obtient en additionnant la lumière le bleu et le verte.

Le jaune s'obtient en additionnant la lumière rouge et verte.

Le noir est une absence de toute lumière.

Pour les imprimeurs, les couleurs primaires ont nom : cyan, magenta et jaune. Ce sont les couleurs matière.
Les couleurs secondaires sont : le rouge, le bleu et le vert.

Les pigments de peintures et encres avalent goulûment des radiations, ils soustraient de la lumière. Mélanger deux encres ou deux peintures, c'est absorber deux fois de la lumière. À mélanger, par exemple, du cyan et du jaune même clairs, on obtient du vert qui semblera forcément plus sombre. Et si l'on mélange les trois couleurs primaires matière, on obtiendra la couleur qui n'en n'est pas vraiment une, celle qui soustrait toute la lumière : le noir.

Le rouge s'obtient en mélangeant le magenta et le jaune.

Le bleu s'obtient en mélangeant le magenta et le cyan.

Vous observez aussi des phénomènes tels l'ombre et la pénombre. On peut expliquer ces phénomènes en se servant du principe de la propagation rectiligne de la lumière.

L'ombre est la région de l'espace complètement privée de lumière.
La pénombre est la régiom de l'espace partiellement privée de lumière.

Source pontuelle : Source lumineuse comparable en dimension à un point.

Source étendue : Source lumineuse formée d'une multitude de sources ponctuelles juxtaposées.

Faisceau : Ensemble de rayons lumineux.

Pinceau : Faisceau étroit de lumière.

Rayon : Ligne droite représentant la propagation d'un pinceau lumineux unidimentionnel (un rayon lumineux est une idéalisation mathémathique qui nous permet de représenter la trajectoire de la lumière par une ligne droite).