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Dessins et plans, Lumière, Lumière -- Propagation, Matière, Ondes électromagnétiques, Absorption, Lumière -- Absorption, Physique nucléaire, Transfert d'énergie
Absorption entre niveaux atomiques
Processus d'interaction entre la lumière et la matière : illustration du phénomène d'absorption entre les niveaux atomiques : Le photon d'énergie h u fait passer l'atome de son état fondamental 1 vers l'état excité 2. Lorsqu'il est éclairé par un rayonnement électromagnétique (la lumière), un atome peut passer d'un état n à un état n' > n, en prélevant l'énergie correspondante sur le rayonnement. Ce processus est résonnant : la fréquence du rayonnement omega doit être proche d'une fréquence de Bohr atomique pour qu'il puisse se produire. Les fréquences de Bohr atomiques sont définies par hbaromega_{nn'}=(E_{n'}-E_n), où E_{n'} > E_n sont les énergies des états n' et n. On peut interpréter ce processus comme l'absorption d'un photon du rayonnement (d'énergie hbaromega=h u) faisant passer l'atome du niveau d'énergie E_n vers le niveau d'énergie E_{n'}. La condition de résonance correspond alors à la conservation de l'énergie.
Appareil de Fizeau
L'expérience de Fizeau. L est la lumière, S1 le 1e miroir, Z la roue dentée, S2 le 2e miroir, B l'observateur. Le principe de l'expérience est le suivant : la roue dentée est mise en rotation, la source lumineuse est réfléchie par un premier miroir semi-transparent, franchit une échancrure de la roue, parcourt la distance d, se réfléchit sur un miroir lointain, parcourt à nouveau la distance d, et arrive à nouveau sur la roue dentée. Mais celle-ci, entre-temps, a légèrement tourné : la lumière réfléchie peut tomber sur une dent et donc être bloquée, ou passer par une échancrure suivante. En mesurant le temps t qu'il a fallu à la roue pour devenir bloquante, à partir de sa vitesse de rotation (mesurée par l'appareil), et de la distance parcourue (également connue : 2d), on calcule la vitesse de la lumière c : c = 2d/t.
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Christian Huygens
Portrait relief de Christian Huygens (1629-1695) par Jean-Jacques Clerion (1637-1714) : mathématicien, astronome et physicien néerlandais, connu pour ses arguments selon lesquels la lumière est composée d'ondes. En réponse aux articles d'Isaac Newton sur la lumière, en 1672, il se lance dans l'étude de la nature de la lumière, à la suite de savants tels que Rasmus Bartholin. Il découvre en 1677, grâce aux propriétés des cristaux et de leur coupe géométrique, en particulier grâce au spath d'Islande, que les lois de réflexion et de réfraction de Snell-Descartes sont conservées si l'on suppose une propagation de la lumière sous la forme d'ondes. En outre, la double réfraction du spath d'Islande peut être expliquée, ce qui n'est pas le cas avec une théorie corpusculaire. La théorie ondulatoire, présentée en 1678 sera publiée en 1690 dans son "Traité de la Lumière".
Cône de lumière
Représentation schématique de l'espace de Minkowski, qui montre seulement deux des trois dimensions spatiales : cône de lumière. Un espace de Minkowski, du nom de son inventeur Hermann Minkowski, est un espace affine mathématique à quatre dimensions modélisant l'espace-temps de la relativité restreinte : les propriétés physiques présentes dans cette théorie correspondent à des propriétés géométriques de cet espace, la réciproque n'étant pas vraie car le réalisme physique n'est pas entièrement contenu dans cette géométrisation.
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Diffraction à travers un voilage
Lorsqu'une source de lumière quasiment ponctuelle est observée à travers un rideau ou un voilage, on peut voir une figure de diffraction telle celle-ci : zoom vers lumière extérieure allumée de jour (lobes secondaires presque indiscernables). Elle résulte de la diffraction de la lumière par le rideau, dont le tissu constitue tout un ensemble d'ouvertures carrées. La mesure de l'angle entre la tache centrale et sa voisine permet d'obtenir le pas du rideau. Les irisations des taches proviennent du fait que chaque longueur d'onde construit sa propre figure de diffraction, légèrement différente de celle d'une longueur d'onde voisine. Les endroits où les figures coïncident sont blancs (en particulier la tache centrale), les autres sont colorés. On constate que la répartition des couleurs est logique car les maxima du sinus cardinal sont obtenus régulièrement (tous les Pi/2 et x, distance d'un point au centre de la tâche, est proportionnel à lambda.
Diffraction de Fresnel (courbe)
Courbe donnant l'intensité de la lumière diffractée par un bord d'écran observée à une distance r=1 mètre. La longueur d'onde est λ=0,5 micromètres. On observe que la largeur de la première oscillation est de l'ordre de √(λr), les autres oscillations sont plus rapides et moins marquées. L'intensité que l'on aurait en l'absence de diffraction est représentée en rouge. L'intégrale appelée transformation de Fresnel permet de déterminer la figure de diffraction observée à distance finie de l'ouverture diffractante. Ce genre de diffraction peut par exemple s'observer sur les bords de l'ombre géométrique d'un écran comme sur ce schéma.
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Diffraction par ouverture rectangulaire
Figure de diffraction : notations utilisées pour une ouverture rectangulaire. Une ouverture rectangulaire de côtés a et b correspond à une transmission t(X, Y) définie par : t(X,Y) = 1 si |X|<a/2 et |Y|<b/2 ; t(X,Y) = 0 sinon.
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Dispersion de la lumière au passage d'un dioptre
Dispersion de la lumière blanche au passage d'un prisme. La dispersion, en mécanique ondulatoire, est le phénomène affectant une onde dans un milieu dispersif, c'est-à-dire dans lequel les différentes fréquences constituant l'onde ne se propagent pas à la même vitesse. On rencontre ce phénomène pour tous types d'ondes, comme la lumière, le son ou les vagues. Les arcs-en-ciel sont une manifestation de la dispersion induite par réfraction des rayons du soleil par les gouttes de pluie.
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Domaines du spectre électromagnétique
Régions approximatives en fréquence et en longueur d'onde du spectre électromagnétique. Le spectre électromagnétique est la décomposition du rayonnement électromagnétique selon ses différentes composantes en termes de fréquence (ou période), d'énergie des photons ou encore de longueur d’onde associée, les quatre grandeurs u (fréquence), T (période), E (énergie) et lambda (longueur d’onde) étant liées deux à deux par : la constante de Planck h, (approx. 6,626069×10-34 J⋅s ≈ 4,13567 feV/Hz) et la vitesse de la lumière c, (exactement 299 792 458 m/s).
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Effet Doppler
Schéma de l'éffet Doppler mesurant le décalage de fréquence d’une onde acoustique ou électromagnétique entre la mesure à l'émission (1) et la mesure à la réception (2) lorsque la distance entre l'émetteur (A) et le récepteur (B) varie au cours du temps.
Effet Doppler
Effet Doppler : ondes émies par une source se déplaçant de la droite vers la gauche. La fréquence est plus élevée à gauche (à l'avant de la source) qu'à droite.
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Effet Doppler d'une ambulance
Mesure de l'Effet Doppler de la sirène d'une ambulance : 1=source émise, 2=écho.
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Effet Doppler-Fizeau
Schéma représentant les ondes émises par une source se déplaçant de la droite vers la gauche. La fréquence est plus élevée à gauche (à l'avant de la source) qu'à droite. L'effet Doppler ou effet Doppler-Fizeau est le décalage de fréquence d’une onde acoustique ou électromagnétique entre la mesure à l'émission et la mesure à la réception lorsque la distance entre l'émetteur et le récepteur varie au cours du temps. Si on désigne de façon générale ce phénomène physique sous le nom d'effet Doppler, on réserve le terme d'« effet Doppler-Fizeau » aux ondes lumineuses.
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Entre Terre et Soleil
Illustration légendée en anglais, à l'échelle, de la distance séparant la Terre et le Soleil (Sun = Soleil ; Earth = Terre ; Moon = Lune) soit 150 000 000 km. La lumière solaire met environ 8 minutes et 19 secondes à atteindre la Terre.
Expérience de Fizeau-Mascart
Schéma expérimental de Fizeau-Mascart (1851) : de l'eau circule en sens inverse dans les tuyaux parcourus par les rayons en interférence. La différence de vitesse de la lumière dans les deux sens de parcours de l’eau est mise en évidence par un déplacement des franges.
Dessins et plans, Lumière, Lumière -- Propagation, Lumière, Théorie ondulatoire de la, Thomas Young (1773-1829)
Expérience des Fentes de Young
Expérience de Thomas Young (1773-1829) en optique, dans laquelle il mit en évidence et interpréta le phénomène d’interférences lumineuses. L'apport de Young au domaine de l'optique est sans doute son plus grand motif de célébrité, en particulier sa célèbre expérience de la double fente. En 1801, il fait passer un faisceau de lumière à travers deux fentes parallèles, et le projette sur un écran. La lumière est diffractée au passage des fentes et produit sur l'écran des franges d'interférence, c'est-à-dire une alternance de bandes éclairées et non-éclairées. Young en déduit la nature ondulatoire de la lumière.
Dessins et plans, Lentilles (optique), Physique, Lumière, Lumière -- Propagation, Lumière, Théorie ondulatoire de la, Microscopes électroniques, Électrons -- Diffraction
Faisceau électronique
Schéma des rayons dans le faisceau électronique du MET : rayon incident, échantillon, lentilles, figure de diffraction, image.
Photographie, Optique, Ombres, Lumière, Sources de lumière, Lumière -- Propagation, Ondes, Ondes -- Propagation, Thomas Young (1773-1829)
Fentes de Young
Simulation des interférences obtenues après les fentes de Young : les deux points en bas de l'image sont les sources de lumière. Les fentes de Young (ou interférences de Young) désignent en physique l'expérience qui consiste à faire interférer deux faisceaux de lumière issus d'une même source, en les faisant passer par deux petits trous percés dans un plan opaque. Cette expérience fut réalisée pour la première fois par Thomas Young en 1801 et a permis de comprendre le comportement et la nature de la lumière. Sur un écran disposé en face des fentes de Young, on observe un motif de diffraction qui est une zone où s'alternent des franges sombres et illuminées. Cette expérience permet alors de mettre en évidence la nature ondulatoire de la lumière.
Front d'onde
Les fronts d'onde d'une onde plane sont des plans. Le front d'onde est une surface d'égale phase d'une onde, c'est-à-dire que ces points ont mis le même temps de parcours depuis la source. Le front d'onde évolue dans l'espace à la vitesse de propagation de l'onde dans une direction normale à la surface. On peut distinguer deux principaux types de fronts d'onde : les plans et les sphères. Les premiers sont caractéristiques d'une onde plane, et les seconds d'une onde sphérique.
Holographie électronique
Shéma de l'holographie électronique : 1-source d'electrons ; 2-échantillon ; 3-onde image ; 4-onde de référence ; 5-biprisme de Möllenstedt ; 6-hologramme. La source d'électrons (1) forme le faisceau, dont une partie traverse l'échantillon (2) et constitue ainsi l'onde image (3). L'autre partie du faisceau électronique sert d'onde de référence (4), qui va ensuite interférer avec l'onde image pour former l'hologramme (6), grâce au biprisme de Möllenstedt (5). L'holographie électronique imaginée par Dennis Gabor en 1949 est une technique d'imagerie qui permet d'enregistrer les figures d'interférences (hologramme) formées par un objet. Cette technique permet alors de recontruire les fronts d'ondes constituant le faisceau électronique, et d'en déduire la phase. La réalisation pratique consiste à enregistrer l'hologramme entre l'onde de référence Psi_0 et l'onde image de l'échantillon Psi_r, c'est-à-dire l'onde qui a traversé l'objet.
Interférences
Simulation d'interférences d'ondes circulaires émises par deux sources voisines. La position des deux sources est marquée par une croix.
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L'appareil de Fizeau-Mascart
Dessin de l'appareil ayant servi à l'expérience de Fizeau-Mascart en 1851. Fizeau avait réalisé son expérience en 1849, entre Montmartre et le mont Valérien à Suresnes, ces deux points étant distants d'exactement 8 633 m. La lumière de la lampe passe dans la première lunette et se réfléchit sur un miroir semi-transparent incliné à 45°. Elle passe alors à travers la roue dentée, par une des échancrures, puis part dans l'axe de la seconde lunette située à 8 633 m de là, sur la butte Montmartre. Cette 2e lunette est munie d’un miroir lui permettant de renvoyer la lumière de là où elle vient, à Suresnes. La lumière est alors récupérée par la première lunette, passe à nouveau à travers la roue dentée, par une des échancrures, traverse le miroir semi-transparent, puis est observée par Fizeau au moyen d'une lunette. En 1850, Fizeau et Foucault reprennent l'expérience dans l'eau. L'année suivante, Foucault mesure la célérité c' de la lumière dans de l'eau en translation à la vitesse u et trouve c' = frac{c}{n} + u (1 - frac{1}{n^{2}}) où n est l'indice de réfraction de l'eau. La relativité restreinte donnera en 1905 une explication complète de ce résultat.
Dessins et plans, Espace-temps, Lumière -- Propagation, Ondes -- Propagation, Doppler, Effet, Dilatation, Jumeaux, Temps -- Dilatation, Vol spatial -- Effets physiologiques
L'effet Doppler : le paradoxe des jumeaux
Tracés des cônes de lumière issus de la Terre (pointillés rouges) et du mobile (pointillés verts). La fréquence de réception, respectivement par le mobile, et par la Terre, traduit l'effet Doppler pour les phases aller et retour. Le schéma a été réalisé (pour simplifier la présentation - analyse des rapports de fréquence) dans le cas d'une vitesse égale à 0,8c. Des frères jumeaux sont nés sur Terre. L'un fait un voyage aller-retour dans l'espace en fusée à une vitesse proche de celle de la lumière. D'après le phénomène de dilatation du temps de la relativité restreinte, pour celui qui est resté sur Terre la durée du voyage est plus grande que pour celui qui est envoyé dans l'espace. Ce dernier rentre donc plus jeune que son jumeau sur Terre. Mais celui qui voyage est en droit de considérer, les lois de la physique étant identiques par changement de référentiel, qu'il est immobile et que c'est son frère et la Terre qui s'éloignent à grande vitesse de lui. Il pourrait donc conclure que c'est son frère qui est resté sur Terre qui est au final plus jeune. Ainsi chaque jumeau pense, selon les lois de la relativité restreinte, retrouver l'autre plus jeune que lui. Est-on tombé sur un véritable paradoxe ?
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L'effet Doppler (rouge et bleu)
Décalage de la propagation du bleu et du rouge, par effet Doppler.
Dessins et plans, Optique, Oeil, Lumière, Lumière -- Propagation, Vision, Johannes Kepler (1571-1630), Astronomia nova - Johannes Kepler (1571-1630)
L'optique de Képler
Planche de Johannes Kepler "Ad Vitellionem Paralipomena, quibus Astronomiae Pars Optica" (1604), illustrant la structure de l'oeil. Dès 1603, il parcourt divers ouvrages sur le sujet dont celui de l’Arabe Alhazen. Kepler rassemble les connaissances de l’époque dans son livre "Astronomia pars Optica", publié en 1604. Il y explique les principes fondamentaux de l’optique moderne comme la nature de la lumière (rayons, intensité variant avec la surface, vitesse infinie, etc.), la chambre obscure, les miroirs (plans et courbes), les lentilles et la réfraction dont il donne la loi i = n×r, qui est correcte pour de petits angles (la vraie loi — sin i = n×sin r — fut donnée plus tard par Willebrord Snell et René Descartes). Il aborde également le sujet de la vision et la perception des images par l’œil. Il est convaincu que la réception des images est assurée par la rétine et non pas le cristallin comme on le pensait à cette époque, et que le cerveau serait tout à fait capable de remettre à l’endroit l’image inversée qu’il reçoit.
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Le phénomène de diffraction de Young
Dessin de Thomas Young (1773è1829), savant anglais, montrant le phénomène de diffraction de la lumière. A et B sont les deux sources de lumière, les interférences des ondes sont matérialisées en C, D, E, et F. Young presenta les résultats de cette expérience à la "Royal Society" de Londres en 1803.
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Le spectre électromagnétique
Proposition d'illustration du spectre électromagnétique, le spectre visible correspond aux couleurs en bas du schéma. La lumière visible, appelée aussi spectre visible ou spectre optique est la partie du spectre électromagnétique qui est visible pour l'œil humain. Il n'y a aucune limite exacte au spectre visible : l'œil adapté à la lumière possède généralement une sensibilité maximale à la lumière de longueur d'onde d'environ 550 nm, ce qui correspond à une couleur jaune-verte. Généralement, on considère que la réponse de l'œil couvre les longueurs d'ondes de 380 nm à 780 nm bien qu'une gamme de 400 nm à 700 nm soit plus commune. Les fréquences correspondantes vont de 350 à 750 THz (10¹² Hz). Cette gamme de longueur d'onde est importante pour le monde vivant car des longueurs d'ondes plus courtes que 380 nm endommageraient la structure des molécules organiques tandis que celles plus longues que 720 nm seraient absorbées par l'eau, constituant abondant du vivant. Ces extrêmes correspondent respectivement aux couleurs violet et rouge. Cependant, l'œil peut avoir une certaine réponse visuelle dans des gammes de longueurs d'onde encore plus larges. Les longueurs d'onde dans la gamme visible pour l'œil occupent la majeure partie de la fenêtre optique, une gamme des longueurs d'onde qui sont facilement transmises par l'atmosphère de la Terre.
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Le spectroscope de Fraunhofer
Photogravure (à partir d'un tableau de Richard Wimmer) de Joseph von Fraunhofer présentant son spectroscope. Source : "Essays in astronomy" - D. Appleton & company, 1900 (LCCN 00004435).
Photographie, Phares, Lumière, Lumière -- Propagation, Lumière, Théorie ondulatoire de la, Augustin Fresnel (1788 – 1827), Fresnel, Lentilles de
Lentille de Fresnel équipant les phares
Lentille à échelons ou lentille de Fresnel. Grande optique de premier ordre de feu fixe à éclats réguliers ; Anonyme : 1870, bronze et cristal ; H. 254 x Diamètre 198 cm ; Poids 1500kg environ ; Exposé à Paris, palais de Chaillot ; Musée national de la Marine. Dans le domaine de l’optique appliquée, Fresnel invente la lentille à échelon (dite Lentille de Fresnel) utilisée pour accroître le pouvoir de l’éclairage des phares. Elle est encore utilisée dans les phares maritimes, mais aussi dans les phares automobiles et les projecteurs de cinéma.
Photographie, Couleurs, Lumière, Lumière -- Propagation, Vision, Des réflexions, réfractions, inflexions et couleurs de la lumière - Isaac Newton (1642-1727), Isaac Newton (1642-1727), Ophtalmologie, Prismes (optique)
Lettre de Newton sur la vision en 1682
Lettre en anglais d'Isaac Newton au Dr. William Briggs, chirurgien ophtalmologiste (20 juin 1682) au sujet de son ouvrage "Une nouvelle théorie de la vision" (A New Theory of Vision) : British Museum Add. Ms. 4327 f. 100. Publiée en facsimile dans le "Dictionnaire encyclopédique" de Quillet, Paris, 1953. Avant Isaac Newton, on pensait que le prisme ajoutait des couleurs au faisceau de lumière blanche. Newton place alors un deuxième prisme de telle manière qu'il ne soit atteint que par une seule couleur et découvre que la couleur reste inchangée. Il en conclut que les prismes permettent de disperser les couleurs. Il utilise ensuite un deuxième prisme et réussit à recomposer un faisceau blanc à partir de l'arc-en-ciel généré par le premier prisme : la démonstration était faite que les couleurs ne sont pas le résultat d'une action du prisme sur la lumière blanche, mais bien que c'est la lumière blanche qui est composée de plusieurs couleurs.
Photographie, Gares, Ombres, Lumière, Sources de lumière, Art de la lumière, Chicago (Ill.), Éclairage naturel, Lumière -- Propagation
Lumière passant à travers des fenêtres
Photo prise dans la salle des pas perdus à la gare de Chicago en 1943.
Dessins et plans, Lumière, Lumière -- Propagation, Dix-neuvième siècle, Savants français, Lumière, Théorie ondulatoire de la, Léon Faucault (1819 - 1868)
Mesure de la vitesse de la lumière par Foucault
Appareillage utilisé par Foucault avec miroir tournant pour mesurer la vitesse de la lumière : en bas à gauche, la lumière est réfléchie par un miroir tournant (à gauche) en direction d'un miroir fixe (en haut) ; à droite, la lumière réfléchie en provenance du miroir stationnaire rebondit sur le miroir tournant qui a avancé d'un angle θ pendant le déplacement de la lumière. Le télescope situé à un angle 2θ de la source récupère le rayon réfléchi par le miroir tournant. Vers 1848, Fizeau et Foucault se lancent dans la mise au point d'expériences visant à mesure la vitesse de la lumière sur Terre, et à comparer la vitesse de la lumière dans l'air et dans l'eau.
Métaphore du cylindre
Illustration de la dualité onde/corpuscule. Métaphore du cylindre : objet ayant à la fois les propriétés d'un cercle et d'un rectangle. La métaphore du cylindre est l'exemple d'un objet ayant des propriétés apparemment inconciliables. Il serait à première vue déroutant d'affirmer qu'un objet a à la fois les propriétés d'un cercle et d'un rectangle : sur un plan, un objet est soit un cercle, soit un rectangle. Mais si l'on considère un cylindre : une projection dans l'axe du cylindre donne un cercle, et une projection perpendiculairement à cet axe donne un rectangle. De la même manière, « onde » et « particule » sont des manières de voir les choses et non les choses en elles-mêmes.
Minkowski, le trajet d'un photon
Référentiel inertiel de Minkowski : Ligne d'univers du photon. En jaune le trajet d'un photon x = ct, avec c = vitesse de la lumière. Le diagramme de Minkowski est un diagramme d'espace-temps développé en 1908 par Hermann Minkowski, qui fournit une représentation des propriétés de l'espace-temps défini par la théorie de la relativité restreinte. Il permet une compréhension qualitative et intuitive de phénomènes comme la dilatation du temps, la contraction des longueurs ou encore la notion de simultanéité, sans utiliser d'équations mathématiques. Pour la lisibilité du diagramme, une seule dimension spatiale est représentée. Contrairement aux diagrammes distance/temps usuels, la coordonnée spatiale est en abscisse et le temps en ordonnée. Les objets décrits par ce diagramme peuvent être pensés comme se déplaçant du bas vers le haut à mesure que le temps passe. La trajectoire d'un objet dans ce diagramme est appelée ligne d'univers. Une particule immobile aura une ligne d'univers verticale. Chaque point du diagramme représente une certaine position dans l'espace et le temps. Cette position est appelée un événement, indépendamment du fait qu'il se passe réellement quelque chose en ce point ou non. Pour faciliter l'utilisation du diagramme, l'axe des ordonnées représente une quantité "ct" qui est le temps multiplié par la vitesse de la lumière "c". Cette quantité est assimilable également à une distance. De cette manière, la ligne d'univers du photon est une droite de pente 45°, l'échelle des deux axes étant identique dans un diagramme de Minkowski.
Minkowski, messages vers le passé
Émission d'un message vers le passé, à une vitesse supraluminique, de S à M' via O'. Description de la contradiction à laquelle on aboutit quand on transmet des signaux plus vite que la lumière (émission de signaux dans son propre passé). Adapté de David Bohm, "The Special Theory of Relativity" p. 121. Le diagramme de Minkowski permet de mettre en évidence les contradictions et paradoxes qui interviennent à partir du moment où on postule qu'une information peut se propager à une vitesse supérieure à celle de la lumière. Notamment, il serait possible dans ces conditions de transmettre une information dans son propre passé.
Orthogonalité dans l'espace de Minkowski
Orthogonalité dans l'espace de Minkowski pour une vitesse v=0. Dans la représentation qu'est un diagramme de Minkowski, l'orthogonalité minkowskienne possède une propriété que ne possède pas l'orthogonalité euclidienne : l'angle entre un vecteur et son orthogonal varie en fonction de l'inclinaison du vecteur (en géométrie euclidienne, l'angle est fixe et égal à 90°). Quand le vecteur est de « genre lumière », ce vecteur est alors son propre orthogonal : la ligne d'univers est contenue dans le plan de simultanéité. Pour un photon, le temps ne s'écoule pas quand il progresse sur sa ligne d'univers.
Pinceau dans un verre d'eau
Réflexion totale de la lumière sur la partie inférieure d'un dioptre eau-air.
Photographie, Physique, Lumière, Lumière -- Propagation, Dix-neuvième siècle, Savants français, Ondes, Ondes -- Propagation, Doppler-Fizeau, Effet, Armand Hippolyte Louis Fizeau (1819-1896)
Portrait d'Hippolyte Fizeau
Armand Hippolyte Louis Fizeau (1819-1896), est un physicien, astronome français qui travailla notamment sur la lumière. En 1845, il réalise une première photographie nette du Soleil. En 1848, il découvre le décalage de fréquence d'une onde lorsque la source et le récepteur sont en mouvement l'un par rapport à l'autre (effet Doppler-Fizeau). C'est ainsi qu'il prédit le décalage vers le rouge des ondes lumineuses.
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Portrait de Buys-Ballot
C.H.D. Buys Ballot (1817-1890), savant néermandais surtout connu pour ses recherches en météorologie, en particulier sur l'explication du sens de la circulation autour des dépressions et des anticyclones. Ses recherches ne se limitent pas à la météorologie. En 1845, Buys Ballot engage un groupe de musiciens pour jouer une note bien précise sur le train Utrecht-Amsterdam. Il enregistre ensuite la différence entre cette fréquence et celle perçue le long de la ligne par un observateur pour confirmer les équations de Christian Doppler concernant la propagation des ondes sonores (Effet Doppler-Fizeau).
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Portrait de Doppler
Portrait de Christian Doppler (1803-1853), physicien autrichien. publication la plus célèbre a été présentée le 25 mai 1842 à l'Académie royale des sciences de Bohème et a pour titre "Sur la lumière colorée des étoiles doubles et d'autres étoiles du ciel", utilisant l'effet Doppler. En 1846, Doppler publie une correction de son travail initial où il tient compte des vitesses relatives de la source de lumière et de l'observateur. En 1850, il fonde l'Institut de Physique de l'Université de Vienne dont il est seul professeur et le premier directeur.
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Portrait de Fraunhofer
Portrait de Joseph von Fraunhofer, opticien et physicien allemand (1787-1826). Il fut l'inventeur du spectroscope avec lequel il repéra les raies du spectre solaire. il mit au point de nouvelles machines à polir les miroirs et de nouveaux types de verres optiques (le verre flint achromatique), qui apportèrent une amélioration décisive à la qualité des lentilles. Dans son institut d’optique, Fraunhofer ne se contentait pas de polir des lentilles ; il fabriquait entièrement des lunettes astronomiques, avec leur monture. On doit d'ailleurs à Fraunhofer les montures dites « équatoriales ». Aujourd'hui, la plupart des instruments d'amateur sont équipés de ce type de monture.
Gravure, Physique, Lumière -- Propagation, Ondes -- Propagation, Chaleur, Joseph Fourier (1768-1830), Université Joseph Fourier. Observatoire des sciences de l'univers. Grenoble
Portrait de Joseph Fourier
Portrait de Joseph Fourier (1768-1830), mathématicien et physicien français, connu pour ses travaux sur la décomposition de fonctions périodiques en séries trigonométriques convergentes appelées "séries de Fourier" et leur application au problème de la propagation de la chaleur. Il intègre l'École normale supérieure à 26 ans, où il a entre autres comme professeurs Joseph-Louis Lagrange, Gaspard Monge et Pierre-Simon de Laplace, auquel il succède à la chaire à Polytechnique en 1797. Il participe à la Révolution, manquant de peu de se faire guillotiner durant la Terreur, sauvé de justesse par la chute de Robespierre. En 1798, il est désigné pour faire partie de la campagne d'Égypte et quitte Toulon en mai. Il occupe un haut poste de diplomate et devient secrétaire de l'Institut d'Égypte dont il anime la vie scientifique. À son retour en France en 1802, Napoléon le nomme préfet de l'Isère le 12 février. Il crée en 1810 l'Université Royale de Grenoble dont il devient le recteur, et y remarque Jean-François Champollion.
Dessins et plans, Lumière, Lumière -- Propagation, Ondes, Christiaan Huygens (1629-1695), Lumière, Théorie ondulatoire de la, Augustin Jean Fresnel (1788-1827), Réfraction
Réfraction
Principe de réfraction d'onde selon Huygens-Fresnel (Augustin Jean Fresnel, né le 10 mai 1788 à Broglie et mort le 14 juillet 1827 à Ville-d'Avray, est un physicien français fondateur de l’optique moderne ; il proposa une explication de tous les phénomènes optiques dans le cadre de la théorie ondulatoire de la lumière). Le principe de Huygens-Fresnel est un principe utilisé en optique : il permet entre autres de calculer l'intensité dans les phénomènes de diffraction et d'interférence. Il consiste à considérer chaque point de l'espace indépendamment. Si un point M reçoit une onde d'amplitude E(M, t), alors on peut considérer qu'il réémet une onde sphérique de même fréquence, même amplitude et même phase. Au lieu de considérer que l'onde progresse de manière continue, on décompose sa progression en imaginant qu'elle progresse de proche en proche. Formulé par Fresnel en 1815, ce principe reprend la base du modèle ondulatoire développé par Huygens (1690). Soit une surface ∑ et une source lumineuse S. On découpe ∑ en surfaces élémentaires d∑ centrées autour d'un point P. Chaque point P de ∑ atteint par la lumière émise par la source S se comporte comme une source secondaire fictive émettant une ondelette sphérique.