Qu’est-ce que la lumière ? Voila une question qui semble des plus enfantines… Et pourtant, la compréhension de la nature de la lumière est une question des plus ardues ! Et qui peut nous emmener loin…

La première lumière a vu le jour il y a environ 13 milliards d’années, à la suite du Big Bang. Pourtant cette question n’a commencé à hanter l’humanité que depuis quelques millénaires. On sait depuis Alhazen, il y a de cela mille ans, que ce ne sont pas nos yeux qui scrutent les objets mais que c’est la lumière qui provient de ces objets qui parvient à nos yeux. Ceci semble évident aujourd’hui mais il a fallu attendre les expériences de ce grand homme pour le montrer scientifiquement.

Newton, fort de ses succès passés, et pour expliquer ses observations du phénomène de dispersion suivant une réfraction, croyait qu’elle était composée de petits bolides qui accéléraient quand ils entraient dans l’eau alors que d’autres scientifiques, qui lui succédèrent, furent partisans d’une nature dite « ondulatoire ». La fameuse expérience des fentes de Young sembla pour un temps donner raison à ceux-ci, montrant que la lumière interfère. La diffraction est également une manifestation du caractère ondulatoire de celle-ci. Dans des vidéos que nous avons sélectionnées pour vous, vous aborderez également l’histoire de la mesure de la vitesse de la lumière, qui fut initialement posée par Galilée, puis par l’astronome Römer. La vitesse de la lumière fut ensuite mesurée avec précision sur Terre pour la première fois par Fizeau, puis Foucault, qui donnèrent naissance à une discipline que l’on appelle aujourd’hui la métrologie.

Maxwell, unifiant magnétisme et électricité en une théorie dite de l’électromagnétisme, permis de croire un instant que l’histoire de la nature de la lumière allait s’arrêter là, les ondes électromagnétiques étant observées puis utilisées par Marconi ou Hertz peu de temps après, et voyageant à la vitesse prédite par la théorie… C’était avant la fameuse « catastrophe ultraviolette », un des deux nuages qui planait au dessus du monde des physiciens à la fin des années 1800, et qui allait tout bouleverser… La lumière aurait pu rester une onde, si ce n’était sans compter sur la contribution d’Einstein sur l’explication de l’effet photoélectrique affectant les métaux éclairés par un rayonnement lumineux et qui ne put s’expliquer qu’en supposant que la lumière était composé de paquets de lumière, les quantas… Ceci fut le point de départ de la théorie quantique, à la base aujourd’hui encore de la description de l’infiniment petit !

 

Une vidéo pour tout comprendre !

Dans la vidéo qui suit, FeezHic (notre physicien) vous propose une balade sur la toile afin d’appréhender cette question en vous suggérant une sélection de vidéos toutes plus passionnantes les unes que les autres. En 16 minutes, il vous présentera quelques unes des vidéos les plus pédagogiques que l’on puisse trouver en français sur le net et traitant de la lumière sous tous ses aspects. Invitez-vous au voyage et n’hésitez pas à emprunter d’autres chemins ! Attention : les liens interactifs vers ces vidéos sont actifs sur ordinateur uniquement mais pas sur smartphone.

Le tour d’horizon des vidéos proposées par FeezHic se termine sur le concept de dualité onde/corpuscule, où l’on apprend que l’électron, ainsi que d’autres particules (comme de grosses molécules) peuvent être vues comme des ondes ! Quelques applications, telle que la diffraction de rayons X, qui nous plonge au cœur de l’analyse des matériaux, sont également abordées. Au final, une affirmation demeure à propos de la lumière et de la matière en général : quelle étrange nature…