La lumière visible est la lumière que les humains voient avec leurs yeux. La lumière visible provient principalement du soleil, mais aussi d'autres sources lumineuses naturelles et artificielles. Le spectre de la lumière visible est la gamme de longueurs d'onde qui composent la lumière visible.
TL; DR (trop long; n'a pas lu)
La lumière visible est le type de lumière que les humains peuvent voir. La lumière visible voyage incroyablement vite, se compose d'une large gamme de longueurs d'onde et existe à la fois sous forme d'ondes et de particules.
De quoi est faite la lumière ?
La lumière est un type d'énergie fait d'ondes électromagnétiques, un mélange de magnétisme et d'électricité. La lumière visible n'est qu'un type de lumière, ou rayonnement électromagnétique. Certains animaux comme les abeilles peuvent voir d'autres formes de lumière, comme la lumière ultraviolette. Les ondes radio sont un autre type de lumière, tout comme la lumière infrarouge. Les humains ne peuvent voir qu'une petite partie du rayonnement électromagnétique, et cette bande s'appelle le spectre de la lumière visible. La lumière visible est constituée à la fois d'ondes et de particules. Cette idée est appelée « dualité onde-particule » et est l'un des principes de base des découvertes physiques révolutionnaires de la théorie quantique.
Lorsque les atomes sont excités, ils peuvent émettre une particule de photon si un autre photon de même énergie passe à côté d'elle.
Propriétés de la lumière visible
La lumière que les humains voient avec les yeux est appelée lumière visible. La lumière visible contient toutes les couleurs que les humains peuvent voir. Il existe des propriétés distinctes de la lumière visible qui la distinguent des autres types de rayonnement électromagnétique.
Si le spectre de la lumière visible passe à travers un prisme, l'arc-en-ciel résultant révèle toutes les couleurs du spectre. Celles-ci vont du rouge, avec une longueur d'onde de 700 nanomètres (ce qui est incroyablement petit), à orange, jaune, vert, bleu et enfin violet, avec une longueur d'onde de 380 nanomètres (ce qui est même plus petit!). Les longueurs d'onde radio, en revanche, sont assez longues, supérieures à un mètre. Les longueurs d'onde des rayons gamma sont encore plus petites que les longueurs d'onde de la lumière visible, au niveau du picomètre !
L'une des propriétés de la lumière visible est la présence de raies d'absorption sombres dans le spectre de la lumière visible. Ces lignes servent de marqueurs pour les longueurs d'onde manquantes. Les scientifiques utilisent ces modèles pour étudier la composition des étoiles, car les longueurs d'onde manquantes correspondent à certains éléments.
Une caractéristique intéressante de la lumière visible est qu'elle existe à la fois sous forme d'onde et de particule. Cela peut sembler étrange, mais considérons d'abord l'aspect ondulatoire de la lumière visible. Comme toute autre vague, y compris les vagues de l'océan, les ondes lumineuses peuvent se déplacer dans toutes les directions, interagir avec d'autres vagues et même se courber.
Ces ondes voyagent à 186 000 milles par seconde dans le vide, ce qu'on appelle une seconde-lumière. La lumière visible ralentit lorsqu'elle traverse des matériaux plus denses tels que l'air ou les yeux humains.
La lumière visible ne peut traverser aucun mur opaque, comme le peuvent les ondes radio.
Sources de lumière visible
La lumière visible peut être émise par un certain nombre de sources. La source de lumière visible la plus influente sur Terre est le soleil. Les autres sources de lumière visible comprennent les étoiles, les planètes et les lunes (qui affichent la lumière réfléchie par le soleil), les aurores, les météores, les volcans, la foudre, le feu et les organismes bioluminescents tels que les lucioles, certaines méduses, poissons et même certains microbes.
Pouvez-vous imaginer vivre à une époque sans ampoules ni lampes? La technologie des sources lumineuses humaines a beaucoup évolué depuis que les premiers humains ne devaient compter que sur la lumière de leur environnement. Les sources artificielles de lumière visible comprennent les bougies, les lampes à huile, l'éclairage au gaz et les ampoules électriques. Aujourd'hui, il existe une large gamme d'ampoules et de lampes, des premiers types d'ampoules à incandescence aux lampes fluorescentes, en passant par les lampes à diodes électroluminescentes (DEL). Des ampoules plus écoénergétiques sont fabriquées chaque année.
Une autre source puissante de longueur est le LASER, ou amplification de la lumière par l'émission stimulée de rayonnement. À l'heure actuelle, les lasers ne ressemblent pas aux armes vues dans les films de science-fiction et les émissions de télévision. Mais ils sont toujours très utiles. Les faisceaux laser sont des faisceaux lumineux à longueur d'onde unique qui sont utilisés dans de nombreuses technologies modernes, des codes à barres et du stockage de musique à la chirurgie et à la microscopie. Les altimètres laser sont également utilisés par des satellites utilisés pour étudier les calottes glaciaires polaires de la Terre, pour voir combien d'eau elles stockent. La lumière est constamment utilisée de manière nouvelle et efficace pour aider l'humanité, et même le monde entier.
Composants de couleur de la lumière visible
Vous vous souvenez de votre première boîte de crayons? La joie de voir autant de couleurs dans une petite boîte signifiait tant de possibilités! La couleur est peut-être la caractéristique la plus fascinante de la lumière visible. Les humains voient une large gamme de couleurs dans la lumière visible, et chaque couleur a sa propre longueur d'onde correspondante. Les composants de couleur de la lumière visible comprennent le violet, le bleu, le vert, le jaune à l'orange, le rouge vif et le rouge foncé. La gamme complète de longueurs d'onde de la lumière visible s'étend d'environ 340 nanomètres à environ 750 nanomètres. La lumière dans la gamme de 340 à 400 nanomètres est proche de l'ultraviolet (UV), la plupart du temps invisible à l'œil humain. La couleur violette se compose de longueurs d'onde de 400 à 430 nanomètres. La gamme de longueurs d'onde du bleu est de 430 à 500 nanomètres et celle du vert de 500 à 570 nanomètres. Les couleurs jaune à orange varient entre 570 et 620 nanomètres. Le rouge vif a une longueur d'onde allant de 620 à 670 nanomètres. La longueur d'onde du rouge foncé est comprise entre 670 et 750 nanomètres. Au-delà, la lumière proche infrarouge dépasse 750 nanomètres, et au-delà de 1 100 nanomètres, elle n'est plus visible à l'œil nu. À ce stade, la lumière est dans le spectre infrarouge (IR). Si vous voulez voir à quoi ressemble la lumière IR, vous pouvez utiliser une caméra infrarouge, qui capte la lumière sous forme de signatures thermiques. Au coucher du soleil, vous remarquerez peut-être des couleurs différentes de celles que vous verriez si le soleil était directement au-dessus de votre tête. C'est parce que l'atmosphère de la Terre sert comme une sorte de prisme, et elle courbe les couleurs de la lumière du soleil.
Alors que le bleu est souvent considéré comme une « couleur froide », il peut en fait représenter un objet très chaud, comme la flamme bleue d'une cuisinière à gaz ou une étoile brûlante. Oui, les étoiles ont des couleurs! Les couleurs des étoiles correspondent à la température de l'étoile. Le soleil est de couleur jaune et a une température de surface d'environ 5 500 degrés Celsius. Une étoile plus froide comme Bételgeuse, cependant, est de couleur rouge, à environ 3 000 degrés Celsius. Les étoiles les plus chaudes sont bleues, comme Rigel, qui peut atteindre 12 000 degrés Celsius.
Sans les composants de couleur de la lumière visible, les gens ne pourraient pas apprécier la couleur rouge vif des fraises ou les nombreuses teintes d'un coucher de soleil. La couleur donne aux gens des informations sur leur monde ainsi que sur la beauté.
Comment les gens voient la lumière visible
Puisque le spectre de la lumière visible est la lumière que les humains peuvent voir, comment cela fonctionne-t-il? L'œil humain et le cerveau travaillent ensemble pour percevoir la lumière visible. Soit il doit y avoir une source de lumière, comme la lumière du soleil ou une ampoule, soit il doit y avoir une lumière réfléchie sur un objet. Des exemples de lumière réfléchie incluent la lumière réfléchie par la neige, la glace et les nuages. La lumière provenant de n'importe quelle source pénètre dans l'œil humain et est reçue par des cellules oculaires appelées cônes. Des nerfs spéciaux qui répondent à la gamme du spectre de la lumière visible envoient des signaux au cerveau, qui les interprète comme de la lumière. Il n'y a pas deux personnes qui voient la lumière exactement de la même manière, en raison de petites différences dans la rétine de leurs yeux. La capacité de voir la lumière à différentes longueurs d'onde change également avec l'âge. Dans l'enfance, les gens peuvent généralement voir à des longueurs d'onde plus courtes que lorsqu'ils sont plus âgés.