16 mai : Journée internationale de la lumière
Edward Johnson, expert hi-tech et ingénerie, 16 mai 2025
Qu’est-ce que la lumière ?
La lumière est un rayonnement électromagnétique dont la portion visible, comprise entre 380 et 780 nanomètres, correspond aux longueurs d’onde que l’œil humain peut percevoir. La couleur de la lumière dépend directement de sa fréquence : le violet correspond aux hautes fréquences, et le rouge aux plus basses. Son intensité, elle, dépend du nombre de photons émis par unité de temps. En mécanique quantique, la lumière est également décrite comme un flux de photons, particules élémentaires sans masse au repos, qui transportent une quantité d’énergie proportionnelle à leur fréquence, selon la relation E = hν (h étant la constante de Planck, ν la fréquence).
Le spectre électromagnétique
Dans la zone des longueurs d’onde les plus élevées, on trouve les ondes radio, qui atteignent plusieurs kilomètres. Juste en dessous, les micro-ondes, sont utilisées pour chauffer les aliments ainsi que pour transmettre les signaux des réseaux Wi-Fi, Bluetooth et 5G. L’infrarouge, situé entre 100 micromètres et 700 nanomètres, est utilisé dans les télécommandes. La lumière visible, entre 380 et 780 nm, représente la seule portion perçue directement par l’œil humain. En-dessous, l’ultraviolet (UV) commence à 400 nm : l’UV-A et l’UV-B sont responsables du bronzage, tandis que l’UV-C, plus énergétique, est employé pour désinfecter l’eau, l’air ou les surfaces. Les rayons X, compris entre 0,01 et 10 nm, traversent les tissus mous et permettent de visualiser les structures internes du corps, comme en radiographie médicale. Enfin, les rayons gamma (< 0,01 nm), produits par la désintégration radioactive, ont des applications en médecine (radiothérapie) et en stérilisation industrielle.
Applications scientifiques de la lumière
En spectroscopie, l’analyse de l’absorption ou de l’émission lumineuse d’une substance permet d’identifier sa composition chimique. Cette technique est utilisée en astronomie pour déterminer la température des étoiles, mesurer leur vitesse relative grâce à l’effet Doppler, et détecter la présence d’exoplanètes par les variations de spectre qu’elles induisent. L’interférométrie, qui consiste à comparer les phases de deux faisceaux lumineux, permet de mesurer des variations de distance extrêmement faibles. Dans le domaine de l’énergie, la conversion photovoltaïque transforme les photons solaires en courant électrique. Enfin, les sciences de l’environnement s’appuient sur les lidars (Light Detection And Ranging) pour obtenir des cartes détaillées de la surface terrestre, analyser la structure des forêts, suivre les mouvements de glaciers ou évaluer la concentration d’aérosols dans l’atmosphère.