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I. Brève histoire

     La lumière nous permet de percevoir le monde qui nous entoure et à suscité bien des paradoxes et des interrogations au fil des siècles. Les Hommes lui ont dès les prémices de la civilisation attribué une dimension mystique.

     Ce sont les Grecs qui les premiers vont s'y intéresser scientifiquement. Euclide se base sur la géométrie pour la comprendre : il voit la lumière comme un rayon qui émane de l’œil en ligne droite. Il se rallie à la théorie d'Empédocle (théorie du « feu intérieur ») qui énonce que c'est l’œil qui projette de la lumière (on parle de la théorie de « l'émission »).Mais Démocrite et Leucippe s'y opposent. Pour eux, la lumière provient des objets. Des « atomes » se détacheraient de la matière pour aller vers l’œil (théorie des « simulacres »). Il s'agit de la théorie de l'intromission. Euclide explique l'égalité entre l'angle d'incidence et l'angle de réflexion en partant du principe que la lumière emprunte le chemin le plus court pour se déplacer.
     De part les événement historiques, les connaissances grecques sont acquises par les Arabes et la bibliothèque d'Alexandrie est détruite en – 389. Alhazen, un savant arabe, propose le premier une existence propre à la lumière. Il est un précurseur de l'optique et rejette la théorie de l'émission car selon lui, si l’œil émettait de la lumière, on ne pourrait pas être ébloui lorsque l'on regarde le Soleil. Il mentionne aussi le rôle primordial du cerveau dans la vision. Il explique de plus la réfraction en disant que la lumière est ralentie quand elle passe dans un milieu plus dense. Alhazen apport un énorme travail sur l'étude de la lumière.
     Au cours du Moyen Age, les théories d'Aristote accompagnent la religion car elles sont ce que Dieu doit être : infini et éternel. Lors de la Renaissance, De Vinci se demande pourquoi les images sont inversées et imagine que c'est dû à la double inversion lors du passage dans le cristallin. Mais Kepler prouve que c'est en fait sur la rétine que se forme l'image et que c'est le cerveau qui remet l'image à l'endroit. La vision est donc une combinaison des yeux et du cerveau.
     En 1609, Galilée observe pour la première fois le ciel avec un télescope : il y découvre les crevasses lunaires, les lunes de Jupiter ou encore les tâches solaires. Kepler, lui, publie en 1611 Dioptrique, un ouvrage qui pose les bases de l'optique géométrique. Il y donne la première loi mathématique de la réfraction. En 1637, Descartes essaie de trouver une origine à la loi de Snell pour compléter les lois sur la réfraction et la réflexion. La mathématicien français Fermat apporte la démonstration à la loi de la réfraction de Snell : quand la lumière passe dans un milieu plus dense, elle ralentit.
     Un autre sujet intrigue les scientifiques : la vitesse de la lumière. Depuis les Grecs jusqu'au 17e siècle, la lumière était instantanée. Galilée est le premier à avoir essayer de mesurer sa vitesse avec l'expérience des lanternes. Il dû conclure par manque de preuve que sa vitesse est trop élevée pour être mesurée. Römer quant à lui parvint à le démontrer. En examinant Io, un satellite de Jupiter, il remarqua que le temps mit pour accomplir le tour de Jupiter (en moyenne de 42 h) n'était pas contant mais variant en fonction de la position de la Terre. Le temps avait augmenté de 20 minutes. Il est donc sûr que la lumière met du temps supplémentaire pour parvenir à la Terre ce qui prouva qu'elle avait bien une vitesse. En 1678, Huygens, grâce aux observations de Römer, estima sa vitesse à environ 300 000 km/s : c'est la plus grande vitesse possible dans l'univers.

 

 



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