 lumière |
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l'un est l'
incandescence
(au sens large), dans laquelle le maintien d'un corps matériel à une
température
donnée témoigne de l'équilibre entre un apport de quantité de
chaleur
à ce corps et une perte équivalente d'énergie, émise par lui sous forme de
rayonnement thermique
. En effet, les molécules d'un corps matériel à
température absolue
non nulle sont en constante animation sous l'action d'une énergie d'agitation qui croît avec cette température, et qui inclut l'
énergie cinétique
de vibration et de
rotation
de ces molécules. Une part de cette dernière est alors convertie en
énergie de rayonnement
lors des perturbations électriques et magnétiques provoquées par ces mouvements moléculaires, qui créent sans cesse des
ondes électromagnétiques
ayant une répartition de
longueurs d'onde
(dans le vide) dépendante de la température. La
longueur d'onde
dominante de cette répartition reste dans l'
infrarouge
aux
températures
courantes, mais devient
visible
à des températures élevées, comme le précise la
loi de Wien
, et comme le montrent par exemple les lumières émises par des métaux fortement chauffés, par de nombreuses lampes... ou par le Soleil. En cas d'équilibre thermique, l'apport de quantité de chaleur restitue l'énergie cinétique moléculaire qui, par conversion en
rayonnement
, avait été transmise à l'extérieur. Cet apport peut être externe, mais aussi interne en tout ou en partie, si le corps matériel considéré contient lui-même une source d'énergie, chimique, électrique, radioactive, etc. : ce sera le cas par exemple d'une étoile, ou des bûches d'un feu de cheminée ;
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l'autre processus est la
luminescence
, dans laquelle l'énergie d'agitation moléculaire n'intervient pas ou intervient peu dans le maintien d'un corps matériel à une température donnée concomitamment à l'émission de lumière à partir de ce corps. Par contre, celui-ci bénéficie d'un apport externe d'énergie distinct d'une quantité de chaleur, grâce auquel une partie des électrons sautent d'une "orbite" à une "orbite" plus éloignée alors qu'ils tournent autour des noyaux des atomes composant le corps matériel : après quoi, ils retournent de cet état dit "excité" à leur état "fondamental" (ou passent à un état moins excité) en émettant un rayonnement de longueur d'onde bien déterminée, où l'énergie des
photons
émis est égale au
quantum
associé à cette longueur d'onde. La luminescence se révèle sous des formes diverses (voir l'
encart
), telle la faible
luminescence atmosphérique
, ou
lumière du ciel
, émise par les gaz de la
haute atmosphère
et observable depuis le crépuscule du soir jusqu'à celui du matin.
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Soulignons que les expressions "lumière" et "
rayonnement lumineux
" ne prennent en fait un sens qu'une fois défini le domaine de longueurs d'onde où elles s'appliquent : soit, comme ci-dessus, l'ensemble des ondes électromagnétiques (y compris les rayons X puis gamma en deçà de l'
ultraviolet
, et les
rayonnements radioélectriques
au-delà de l'infrarouge), soit, à l'opposé, les seules ondes
visibles
, soit enfin une extension précise du
rayonnement visible
aux domaines de l'ultraviolet et de l'infrarouge ; cette dernière option est choisie souvent, mais pas toujours, en
météorologie
, la "lumière" s'identifiant alors au
rayonnement solaire
. |
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