Histoire de la Lumière et de la Histoire de la Lumière et de la CouleurCouleur

Pierre BONTONPierre BONTON

Université Blaise Pascal (Clermont-Ferrand II)Université Blaise Pascal (Clermont-Ferrand II)

LASMEA UMR CNRS 6602LASMEA UMR CNRS 6602

63177 Aubière63177 Aubière

Tel: 04 73 40 72 43Tel: 04 73 40 72 43

Mèl: Mèl: Pierre.Bonton@lasmea.univ-bpclermont.fr

LE SOLEILLE SOLEIL

              Étoile de 4,5 milliards d'années d'âgeÉtoile de 4,5 milliards d'années d'âge

          Sa lumière traverse l'espace en 8 minutes Sa lumière traverse l'espace en 8 minutes pourpour

nous atteindrenous atteindre

L’UNIVERSL’UNIVERS

10 à 13 Milliards 10 à 13 Milliards d’annéesd’années

L’illuminanL’illuminantt

Bougies Moyen Bougies Moyen AgeAge

FEUFEUPaléolithique –300000 à -Paléolithique –300000 à -

1200012000

Lampe à huile Lampe à huile Grecs et RomainsGrecs et Romains

Lampe au gazLampe au gaz

ou au pétrole 1860ou au pétrole 1860

Lampe Lampe électrique 1890 électrique 1890

EdisonEdison

SPECTRE des IlluminantsSPECTRE des Illuminants

LumièrLumièree

BlanchBlanchee

                                            

Lampe FluorescenteLampe Fluorescente

•• Fait ressortir les Fait ressortir les rouges et les bleusrouges et les bleus•• Lumière optimale Lumière optimale pour photosynthèsepour photosynthèse•• Favorise la Favorise la croissance des plantescroissance des plantes

C’est Maxwell (1831-1879) qui démontre que toutes C’est Maxwell (1831-1879) qui démontre que toutes les nuances peuvent être obtenue à partir de trois les nuances peuvent être obtenue à partir de trois

teintes fondamentales (couleurs primaires) le teintes fondamentales (couleurs primaires) le Rouge, le Vert et le Bleu.Rouge, le Vert et le Bleu.

Le citron absorbe la couleur bleueLe citron absorbe la couleur bleue

Réponses:Réponses:

1.1. NONNON

2.2. NONNON

3.3. OUI, la lumière naît d’une source de lumière qui peut être OUI, la lumière naît d’une source de lumière qui peut être une bougie, une ampoule, le soleil …. Dans la lumière on une bougie, une ampoule, le soleil …. Dans la lumière on trouve une série de couleurs qui mélangées entre elles trouve une série de couleurs qui mélangées entre elles donnent la lumière que nous voyons.donnent la lumière que nous voyons.

ProjectiProjectionon

TélévisiTélévisionon

Imprimerie, Imprimerie, photosphotos

Cinéma (filtres)Cinéma (filtres)

TeintureTeinture

Le jaune est Le jaune est complémentaire complémentaire au bleu: R+V=Jau bleu: R+V=J

Si la vitesse de la lumière Si la vitesse de la lumière est constante dans le vide est constante dans le vide et l’air sec pour toutes les et l’air sec pour toutes les couleurs. Lorsqu’elle couleurs. Lorsqu’elle traverse la matière, les traverse la matière, les couleurs (fréquence de couleurs (fréquence de vibration ou longueur vibration ou longueur d’onde) se propagent à d’onde) se propagent à des vitesses différentes.des vitesses différentes.

C’est l’expérience du prismeC’est l’expérience du prisme

Newton Newton (1642-1727)

Expérience du prismeExpérience du prismeNewton Newton (1642-1727)

Selon un mythe Indien Selon un mythe Indien Winnebago, le Père créa le Winnebago, le Père créa le monde par la pensée. Il pensa et monde par la pensée. Il pensa et désira la Lumière et la Terre ….désira la Lumière et la Terre ….

Dans la Genèse (premier texte Dans la Genèse (premier texte – 1100 AV JC), la Lumière fut – 1100 AV JC), la Lumière fut créée le troisième jourcréée le troisième jour

Elle se pose ainsi comme quelque Elle se pose ainsi comme quelque chose d’essentiel puisqu’elle chose d’essentiel puisqu’elle est,dans pratiquement tous les est,dans pratiquement tous les textes sur les mythes de la textes sur les mythes de la création, l’utilité de la naissance création, l’utilité de la naissance du monde et sans doute la vie du monde et sans doute la vie même de ce même monde.même de ce même monde.

Origines!Origines!

Auguste Rodin (1840-1917) La Main de Auguste Rodin (1840-1917) La Main de DieuDieu

Pour les religions Catholique et Musulmane, Dieu est lumièrePour les religions Catholique et Musulmane, Dieu est lumière

Le Coran 7ème siècleLe Coran 7ème siècle

-Sourate XXIV « La lumière » verset 35 -Sourate XXIV « La lumière » verset 35

« Dieu est la lumière des cieux et de la terre . Semblance de « Dieu est la lumière des cieux et de la terre . Semblance de sa lumière il niche où brûle une lampe, la lampe dans un sa lumière il niche où brûle une lampe, la lampe dans un cristal;le cristal, on dirait une étoile de perle: Elle tire son cristal;le cristal, on dirait une étoile de perle: Elle tire son aliment d’un arbre de bénédiction, un olivier qui ne soit ni de aliment d’un arbre de bénédiction, un olivier qui ne soit ni de l’est ni de l’ouest dont l’huile éclaire presque sans que la l’est ni de l’ouest dont l’huile éclaire presque sans que la touche le feu. Lumière sur lumière! Dieu guide à sa lumière touche le feu. Lumière sur lumière! Dieu guide à sa lumière qui veut. »qui veut. »

- LXI 8 « Ils (les ignorants)voudraient pouvoir de leur bouche - LXI 8 « Ils (les ignorants)voudraient pouvoir de leur bouche éteindre la lumière de Dieu »éteindre la lumière de Dieu »

- XCI « Par le soleil en son premier éclat, par la lune quand - XCI « Par le soleil en son premier éclat, par la lune quand elle prend sa suite, par l’illumination du jour, par la nuit elle prend sa suite, par l’illumination du jour, par la nuit quand elle l’occulte, par la terre et ce qui l’aplanit, par l’âme quand elle l’occulte, par la terre et ce qui l’aplanit, par l’âme et ce qui l’équilibre, lui inspire la luxure ou de se prémunir. et ce qui l’équilibre, lui inspire la luxure ou de se prémunir. Bien heureux sera qui la purifie confondu sera qui l’opacifie »Bien heureux sera qui la purifie confondu sera qui l’opacifie »

Les origines: le miracle grecLes origines: le miracle grec

Les philosophes, « animés d ’un souffle vivant et incorruptible inventent un raisonnement (des Théories) pour comprendre le

monde » (Plutarque 46 – 120 Après JC)

C’est la quête des réponses au C’est la quête des réponses au PourquoiPourquoi des choses! des choses!

En optique le seul problème vraiment débattu est la vision …En optique le seul problème vraiment débattu est la vision …

Les origines: le miracle grecLes origines: le miracle grec

Dans l’antiquité, la lumière était considérée Dans l’antiquité, la lumière était considérée comme un « Feu ». Deux théories (déjà !) comme un « Feu ». Deux théories (déjà !) s’affrontent. s’affrontent.

La théorie du « feu externe » La théorie du « feu externe » (Théorie des (Théorie des Atomistes: Leucippe-500/-420 et Démocrite –Atomistes: Leucippe-500/-420 et Démocrite –460/-370). C460/-370). Ce sont des micro-objets d’un corps e sont des micro-objets d’un corps qui, du fait de la collision entre-eux, émettent la qui, du fait de la collision entre-eux, émettent la lumière. Nous ne les voyons pas s’approcher de lumière. Nous ne les voyons pas s’approcher de nous quand nous les percevons, ce sont des nous quand nous les percevons, ce sont des simulacressimulacres matériels, des « images ! », des matériels, des « images ! », des « « eidolaeidola » »

Eidola ou Quid se propage, selon les anciens, à travers un fluide Eidola ou Quid se propage, selon les anciens, à travers un fluide qu’ils nomment « Ether » (ce nom est resté et repris par Huygens et qu’ils nomment « Ether » (ce nom est resté et repris par Huygens et Young pour expliquer que les ondes lumineuses se déplacent dans Young pour expliquer que les ondes lumineuses se déplacent dans un fluide puisqu’elles ne sont pas corpusculaires).un fluide puisqu’elles ne sont pas corpusculaires).

Les origines: le miracle grecLes origines: le miracle grecPythagore (-570/-480) et Euclide (-330/-270) proposent la Pythagore (-570/-480) et Euclide (-330/-270) proposent la théorie du « feu visuel ou intérieur », c’est l’œil qui permet la théorie du « feu visuel ou intérieur », c’est l’œil qui permet la vision en émettant un rayon spécifique (le « Quid »). Euclide vision en émettant un rayon spécifique (le « Quid »). Euclide s’appuie sur des faits expérimentaux et sur des postulats s’appuie sur des faits expérimentaux et sur des postulats (géométrie Euclidienne) pour établir les lois de la réflexion et (géométrie Euclidienne) pour établir les lois de la réflexion et de la réfraction. Il introduit la notion de rayon lumineux et de de la réfraction. Il introduit la notion de rayon lumineux et de propagation rectiligne.propagation rectiligne.

ii ii

De ces deux théories et donc de la lumière, naît la De ces deux théories et donc de la lumière, naît la couleur. Sans rayon, sans « feu visuel », il y a le noir qui couleur. Sans rayon, sans « feu visuel », il y a le noir qui est considéré comme une couleur. Des petites particules est considéré comme une couleur. Des petites particules du « feu externe » résultent l’impression de la couleur du « feu externe » résultent l’impression de la couleur blanche. Le noir et le blanc apparaissent comme deux blanche. Le noir et le blanc apparaissent comme deux extrémités d’un vecteur couleur. Dans certaines extrémités d’un vecteur couleur. Dans certaines proportions d’un mélange de noir et de blanc proportions d’un mélange de noir et de blanc apparaissent toutes les couleurs.apparaissent toutes les couleurs.

De cette idée, tenace jusqu’à la fin du 17De cette idée, tenace jusqu’à la fin du 17èmeème siècle, d’un siècle, d’un seul vecteur correspondant à un axe de clarté, a conduit seul vecteur correspondant à un axe de clarté, a conduit à envisager la teinte comme une fonction de la clarté. à envisager la teinte comme une fonction de la clarté. D’où, encore aujourd’hui, notre confusion entre teinte et D’où, encore aujourd’hui, notre confusion entre teinte et clarté. La couleur jaune était considérée comme la clarté. La couleur jaune était considérée comme la couleur la plus brillante donc la plus proche du blanc dans couleur la plus brillante donc la plus proche du blanc dans l’antiquité. « Yellow » (jaune en anglais) a pour racine un l’antiquité. « Yellow » (jaune en anglais) a pour racine un terme indo-européen qui signifie « briller ». On considère terme indo-européen qui signifie « briller ». On considère de nos jours, depuis Newton, que la couleur est définie de nos jours, depuis Newton, que la couleur est définie par trois paramètres (teinte, clarté et saturation). par trois paramètres (teinte, clarté et saturation).

Les origines: le miracle grecLes origines: le miracle grec

Aristote (-384/-322) (Ces élèves s’appelaient des Aristote (-384/-322) (Ces élèves s’appelaient des « Péripatéticiens » car Aristote marchait de long en « Péripatéticiens » car Aristote marchait de long en large…). En observant, il dit: Nous verrions la nuit large…). En observant, il dit: Nous verrions la nuit si la lumière était un «quid». Il propose: si la lumière était un «quid». Il propose: Mouvement se propageant entre l’objet et l’œil au Mouvement se propageant entre l’objet et l’œil au travers l’éther (C’est le principe de la théorie travers l’éther (C’est le principe de la théorie ondulatoire). Sa proposition est ignorée de ses ondulatoire). Sa proposition est ignorée de ses contemporains.contemporains.

L’L’observationobservation de la vie donne la clef de la de la vie donne la clef de la compréhension du monde (Aristote). Il observe et compréhension du monde (Aristote). Il observe et met la Terre comme centre de l’univers (!). Cette met la Terre comme centre de l’univers (!). Cette conception est défendue jusqu’à la Renaissance.conception est défendue jusqu’à la Renaissance.

Aristote malgré sa faculté d’observation c’est Aristote malgré sa faculté d’observation c’est souvent trompé dans la mise en place des modèles souvent trompé dans la mise en place des modèles de ses observations.de ses observations.

ii iiRéflexion Réflexion

Angle incident = angle Angle incident = angle réfléchiréfléchi

Applications: - les fibres Applications: - les fibres optiquesoptiques

- le miroir- le miroir

Milieu 2Milieu 2

Milieu 1Milieu 1

Le premier modèle (Euclide): Le premier modèle (Euclide):

Rayon « homogène » lumineux ou modèle Rayon « homogène » lumineux ou modèle géométriquegéométrique

Il explique par exemple la formation d’images photographiques Il explique par exemple la formation d’images photographiques (lentilles)(lentilles)

Il n’explique pas de nombreux autres phénomènes: couleurs des Il n’explique pas de nombreux autres phénomènes: couleurs des bulles de savon, interférences …bulles de savon, interférences …

Modèle ondulatoire: 17ème … 19èmeModèle ondulatoire: 17ème … 19ème

Modèle corpusculaire (photons): 17ème … 20èmeModèle corpusculaire (photons): 17ème … 20ème

Modèle électrodynamique quantique: 20éme … (Schwinger et Modèle électrodynamique quantique: 20éme … (Schwinger et Feynman 1956)Feynman 1956)

La surface qui sépare les La surface qui sépare les deux milieux s’appelle un deux milieux s’appelle un « Dioptre »« Dioptre »

ii

rr

RéfractionRéfractionn1 sin i = n2 sin rn1 sin i = n2 sin r

Réflexion totale: Arcsin n2/n1 > 90°Réflexion totale: Arcsin n2/n1 > 90°

vitesse de la lumière dans le videvitesse de la lumière dans le vide

n=n=

vitesse de la lumière dans le milieuvitesse de la lumière dans le milieu

Milieu 1Milieu 1

Milieu 2Milieu 2

ii

Snell Van Royen (Flamand 1591-Snell Van Royen (Flamand 1591-1626)1626)

René Descartes (René Descartes (1596-1650)

Modèle géométrique de Descartes en Modèle géométrique de Descartes en considérant une vitesse pour la lumièreconsidérant une vitesse pour la lumière

Newton Newton (1642-1727) considère la lumière non pas considère la lumière non pas comme homogène (selon un axe de clarté) mais comme homogène (selon un axe de clarté) mais hétérogène. Dans son expérience de la hétérogène. Dans son expérience de la décomposition de la lumière par un prisme (1672), décomposition de la lumière par un prisme (1672), chaque couleur est définie par autant de rayons chaque couleur est définie par autant de rayons « colorés » que d’angles de réfraction. La teinte « colorés » que d’angles de réfraction. La teinte n’est plus subordonnée à la luminosité (clarté).n’est plus subordonnée à la luminosité (clarté).

En épistémologie on nomme cela le En épistémologie on nomme cela le renversement d’une conception, ici le renversement d’une conception, ici le renversement de la clarté en faveur de la renversement de la clarté en faveur de la teinte.teinte.

– la (lightness ou brightness) qui correspond à l’aspect clair, foncé

ou terne d’une couleur. Selon la définition donnée par l’AFNOR, c’est

l’attribut de la sensation visuelle selon lequel une surface éclairée par une

source lumineuse déterminée paraît émettre plus ou moins de lumière. C’est

aussi le correspondant psychosensoriel (approximatif) de la grandeur photométrique

“luminance lumineuse”.

– la ou tonalité chromatique (hue) qui correspond à la longueur d’onde

prédominante présente dans la couleur : jaune, rouge, vert, bleu ... Selon la

définition donnée par l’AFNOR c’est l’attribut de la sensation visuelle

qui a suscité des dénominations de couleur telles que : bleu, vert, jaune,

rouge, pourpre, etc.

– la (saturation) qui caractérise le côté plus ou moins “délavé”,

pâle ou vif. C’est le degré de mélange de la longueur d’onde prédominante

avec le blanc. Selon la définition donnée par l’AFNOR c’est l’ attribut

de la sensation visuelle permettant d’estimer la proportion de couleur

chromatiquement pure contenue dans la sensation totale.

A.A.H.H.

MMUUNNSSEELLLL

11

99

44

66

Le DéclinLe Déclin

Claude Ptolémée (100-170) est un des derniers phares de Claude Ptolémée (100-170) est un des derniers phares de la science Grecs. Il conçoit un système pour représenter la science Grecs. Il conçoit un système pour représenter l’univers sous forme d’une structure en pelure d’oignons l’univers sous forme d’une structure en pelure d’oignons avec comme centre la terre.avec comme centre la terre.

Rome ne pense qu’aux conquêtes (des Bibliothèques sont Rome ne pense qu’aux conquêtes (des Bibliothèques sont détruites: Syracuse, Alexandrie …). détruites: Syracuse, Alexandrie …).

La religion prend de l’essor (L’empereur Constantin se La religion prend de l’essor (L’empereur Constantin se convertit en 313). convertit en 313).

L’Eglise soutient les « Barbares » qui se convertissent.L’Eglise soutient les « Barbares » qui se convertissent.

Chute de Rome en 476.Chute de Rome en 476.

Le monde est coupé en deux: Occident et Arabe.Le monde est coupé en deux: Occident et Arabe.

La toute puissanceLa toute puissance de l ’Eglise médiévale (300 de l ’Eglise médiévale (300 à 1450)à 1450)

« Dixit Dominus »

L’Eglise sûre de sa place dominante L’Eglise sûre de sa place dominante combat les hérétiques par la violence combat les hérétiques par la violence et excommunie les déviants.et excommunie les déviants.

Urbain II (le pape errant) lance la Urbain II (le pape errant) lance la première croisade à Clermont-première croisade à Clermont-Ferrand en 1095 (pour reconquérir Ferrand en 1095 (pour reconquérir son siège à Rome!)son siège à Rome!)

On redécouvre Aristote et la science On redécouvre Aristote et la science Arabe!Arabe!

Roger Bacon (1214-1294) découvre Roger Bacon (1214-1294) découvre la notion de foyers des miroirs la notion de foyers des miroirs concaves.concaves.

Saint Thomas d’Aquin (1225 – 1274) Saint Thomas d’Aquin (1225 – 1274) essaie d’associer Foi et Raison!essaie d’associer Foi et Raison!

Si quelques personnes préparent Si quelques personnes préparent « La Renaissance », cette période « La Renaissance », cette période laisse peu de traces dans la Physiquelaisse peu de traces dans la Physique

La nuit du Moyen Age.La nuit du Moyen Age.

Apport d’autres civilisationsApport d’autres civilisations

Ibn Al-HaythamIbn Al-Haytham

Dit AlhazenDit Alhazen

( 965-1039 )

Le yin (noir) et le yang (blanc) Le yin (noir) et le yang (blanc) deux principes dont la deux principes dont la

complémentarité forme le Tao complémentarité forme le Tao (la voie de la sagesse) (Chine (la voie de la sagesse) (Chine

–200 …)–200 …)

Le monde ArabeLe monde Arabe

La contribution des Arabes est fondamentale. (Contrairement aux La contribution des Arabes est fondamentale. (Contrairement aux Romains ils assimilent les connaissances des civilisations Romains ils assimilent les connaissances des civilisations rencontrées).rencontrées).

Al-Kindi (… 873) et surtout Al-Kindi (… 873) et surtout Alhazen.Alhazen.Son raisonnement est clair, il rejette les théories grecs et Son raisonnement est clair, il rejette les théories grecs et explique la réflexion et la réfraction. René Descartes (1596-explique la réflexion et la réfraction. René Descartes (1596-1650) ne réintroduira ces explications que 6 siècles plus tard.1650) ne réintroduira ces explications que 6 siècles plus tard.

Alhazen en 1000, de part ses expériences et ses calculs, Alhazen en 1000, de part ses expériences et ses calculs, donne un modèle mécanique simple: la Lumière est matérielle donne un modèle mécanique simple: la Lumière est matérielle et se propage avec une très grande vitesse selon des rayons.et se propage avec une très grande vitesse selon des rayons.

La modification de cette vitesse par les corps rencontrés La modification de cette vitesse par les corps rencontrés cause la REFRACTION.cause la REFRACTION.

Le choc de la lumière et des corps crée la REFLEXION.Le choc de la lumière et des corps crée la REFLEXION.

Cette première théorie est de conception très moderne, la Cette première théorie est de conception très moderne, la démarche est scientifique.démarche est scientifique.

Naissance de l’Islam début du 7ème siècle.Naissance de l’Islam début du 7ème siècle.

La Renaissance (milieu du 15ème La Renaissance (milieu du 15ème siècle)siècle)

Nicolas Copernic (Polonais 1473-1543)Nicolas Copernic (Polonais 1473-1543)

« Le soleil repose au milieu de toutes choses, il « Le soleil repose au milieu de toutes choses, il gouverne la famille des astres qui tournent gouverne la famille des astres qui tournent autour de lui »autour de lui »

Curieusement ses écrits sont condamnés par Curieusement ses écrits sont condamnés par l’inquisition le 5 mars 1616 (70 ans après sa l’inquisition le 5 mars 1616 (70 ans après sa mort!)mort!)

Giordano Bruno (1548-1582) fait Giordano Bruno (1548-1582) fait l’apologie de Copernic. Il soutient qu’il l’apologie de Copernic. Il soutient qu’il existe d’autres soleil et … d’autres terres.existe d’autres soleil et … d’autres terres.

Condamné à être brûlé vif par Condamné à être brûlé vif par l’inquisition. Devant ses juges Bruno crie : l’inquisition. Devant ses juges Bruno crie : « J’ignore sur quoi je dois me repentir »« J’ignore sur quoi je dois me repentir ». Il . Il est brûlé!est brûlé!

La Renaissance: Galilée (1564-1642) P.R.S.La Renaissance: Galilée (1564-1642) P.R.S.

GaliléeGaliléeUne lunette pour le Une lunette pour le prince!prince!Galilée construit une des premières lunettes astronomiques, les Galilée construit une des premières lunettes astronomiques, les

philosophes de l’époque la qualifient de trompeuse et d’illusoirephilosophes de l’époque la qualifient de trompeuse et d’illusoire..

Il soutient les théories de Copernic qui sont condamnées par Il soutient les théories de Copernic qui sont condamnées par l’Inquisition.l’Inquisition.

Son œuvre est immense (Mécanique, Astronomie, Cosmologie, vitesse Son œuvre est immense (Mécanique, Astronomie, Cosmologie, vitesse de la lumière …)de la lumière …)

L ’abjurationL ’abjuration

é puor si muove! é puor si muove! (et pourtant elle tourne)

Sur ordre du pape aucun honneur funèbre lui sera rendu.Sur ordre du pape aucun honneur funèbre lui sera rendu.

Galilée le Père du Raisonnement Galilée le Père du Raisonnement Scientifique:Scientifique:

OBSERVEROBSERVER

MESURERMESURER

MODELISERMODELISER

VERIFIERVERIFIER

René DESCARTES René DESCARTES (1596-1650)

Descartes reprend les écrits d’Alhazen. Descartes reprend les écrits d’Alhazen. Comme lui il compare la lumière au rebond Comme lui il compare la lumière au rebond d’une balle. d’une balle.

Il propose un modèle mécanique pour Il propose un modèle mécanique pour expliquer la réfraction. Modèle rejeté par expliquer la réfraction. Modèle rejeté par Newton.Newton.

A la cour de Suède, A la cour de Suède, discussion scientifique discussion scientifique avec la reine Christineavec la reine Christine

Le discours de la Méthode contient trois Le discours de la Méthode contient trois appendices:appendices:

La Dioptrique, les Météores, la Géométrie.La Dioptrique, les Météores, la Géométrie.

Descartes croit à un Dieu CatholiqueDescartes croit à un Dieu Catholique

Newton croit à un Dieu ProtestantNewton croit à un Dieu Protestant

Blaise PASCAL Blaise PASCAL (1623-1662)

Le complet dénuement d ’une vie Le complet dénuement d ’une vie entièrement au service de Dieu entièrement au service de Dieu

Descartes inutile et Descartes inutile et incertain !incertain !

Les temps modernes: Isaac NEWTON Les temps modernes: Isaac NEWTON (1642-1727)

« Il me semble que je n ’ai jamais été qu’un « Il me semble que je n ’ai jamais été qu’un enfant jouant sur une plage, m ’amusant à enfant jouant sur une plage, m ’amusant à trouver ici ou là un galet plus lisse ou un trouver ici ou là un galet plus lisse ou un

coquillage plus beau que d ’ordinaire, tandis coquillage plus beau que d ’ordinaire, tandis que, totalement inconnu, s ’étendait devant que, totalement inconnu, s ’étendait devant

moi le grand océan de la vérité… »moi le grand océan de la vérité… »

Newton est avec Einstein le Newton est avec Einstein le plus grand physicien de plus grand physicien de

tous les temps!tous les temps!

NEWTON:NEWTON:

Théorie corpusculaire de la Théorie corpusculaire de la LumièreLumière

15 ans plus tard il rallie la majorité des 15 ans plus tard il rallie la majorité des savants Anglais, à sa théorie, en savants Anglais, à sa théorie, en s’opposant encore à Descartes!s’opposant encore à Descartes!

Il établit la loi de Gravitation (attraction) Il établit la loi de Gravitation (attraction) universelle (1687) (« PRINCIPIA »)universelle (1687) (« PRINCIPIA »)

F= G (Mterre.Mobjet)/r²F= G (Mterre.Mobjet)/r²

En 1672, il annonce à la Royal Société:En 1672, il annonce à la Royal Société:

La lumière est composée de 7 couleurs La lumière est composée de 7 couleurs élémentaires (pures) auxquelles élémentaires (pures) auxquelles correspondent des indices de correspondent des indices de réfraction propres.réfraction propres.

Descartes a tort: Les couleurs ne sont Descartes a tort: Les couleurs ne sont pas créées par les surfaces traversées pas créées par les surfaces traversées par la lumières.par la lumières.

Mal accueillie!Mal accueillie!

« Les corps réfléchissent et réfractent la lumière par une seule et même force « Les corps réfléchissent et réfractent la lumière par une seule et même force diversement mis en action »diversement mis en action »

Le « rayon » est composée de parties successives (pour nous corpuscules) Le « rayon » est composée de parties successives (pour nous corpuscules) s’attirant par gravité et qui subissent l’effet d’une force à l’arrivée sur une s’attirant par gravité et qui subissent l’effet d’une force à l’arrivée sur une

surface, force qui déviesurface, force qui dévie ouou transmet le rayon suivant le degré d’opacité du transmet le rayon suivant le degré d’opacité du corps. corps.

NEWTON :NEWTON :

Il faut expliquer le phénomène Il faut expliquer le phénomène de dispersion dans un prisme?de dispersion dans un prisme?

Les corpuscules arrivent toutes avec la même vitesse. Les corpuscules arrivent toutes avec la même vitesse. C’est l’inégalité de leurs masses qui les fait déviées C’est l’inégalité de leurs masses qui les fait déviées différemment. Les corpuscules rouges sont plus différemment. Les corpuscules rouges sont plus lourdes!lourdes!

L’optique s’intègre bien dans l’optique du monde L’optique s’intègre bien dans l’optique du monde (force de gravité) proposée par Newton!(force de gravité) proposée par Newton!

Réponses:Réponses:1: Non1: Non

2: Non2: Non

3: La lumière diffusée sur les cotés 3: La lumière diffusée sur les cotés par l’air apparaît bleu, le soleil est par l’air apparaît bleu, le soleil est jaune.jaune.

Le soir et le matin le soleil est trop Le soir et le matin le soleil est trop bas pour que la lumière diffusée bleue bas pour que la lumière diffusée bleue nous parvienne. Nous recevons nous parvienne. Nous recevons seulement la lumière directe privée seulement la lumière directe privée de bleu et d’un peu de vert, donc de bleu et d’un peu de vert, donc diffusée orangée et le soleil est rouge.diffusée orangée et le soleil est rouge.

Juste avant que le soleil ne se couche Juste avant que le soleil ne se couche (quelque fois à certains endroits) on (quelque fois à certains endroits) on observe le soleil comme un « rayon observe le soleil comme un « rayon vert ». Ceci est du à la réfraction des vert ». Ceci est du à la réfraction des rayons V et B, les rayons V étant plus rayons V et B, les rayons V étant plus énergiques, ce sont eux que nous énergiques, ce sont eux que nous observons.observons.

Ce sont les particules de l’air qui diffusent Ce sont les particules de l’air qui diffusent certaines longueur certaines longueur d’ondesd’ondes du soleil. Phénomène du soleil. Phénomène de de DiffusionDiffusion

La théorie de Newton n’explique pas tout. En La théorie de Newton n’explique pas tout. En particulier pourquoi un même pinceau lumineux particulier pourquoi un même pinceau lumineux peut-être à la fois réfléchi et réfracté?peut-être à la fois réfléchi et réfracté?

« Principia » (1687) ou Principes Mathématiques de la « Principia » (1687) ou Principes Mathématiques de la

« Philosophie Naturelle » (nom donné à la Physique).« Philosophie Naturelle » (nom donné à la Physique).

C’est un modèle de description globale de l’Univers.C’est un modèle de description globale de l’Univers.

S’opposent aux « Principes de la Philosophie » de S’opposent aux « Principes de la Philosophie » de Descartes!Descartes!

Orgueilleux il est accroché à son rêve de loi Orgueilleux il est accroché à son rêve de loi unique pour tout l’univers …!unique pour tout l’univers …!

Et Pourtant!Et Pourtant!

Christian HuygensChristian Huygens

(1629 – 1695)(1629 – 1695)

Théorie Théorie ondulatoireondulatoire

Elève de Descartes (1596 – 1650) « L’énergie lumineuse se propage Elève de Descartes (1596 – 1650) « L’énergie lumineuse se propage par l’intermédiaire de la matière (Ether) comme le son sous forme par l’intermédiaire de la matière (Ether) comme le son sous forme d’ondes »d’ondes »

Comme Descartes c’est un fervent partisan de la mécanique.Comme Descartes c’est un fervent partisan de la mécanique.

La lumière a une trajectoire rectiligne. Comment des particules qui se La lumière a une trajectoire rectiligne. Comment des particules qui se croisent peuvent garder cette trajectoire?croisent peuvent garder cette trajectoire?

Le mouvement est donc dû à des ondes.Le mouvement est donc dû à des ondes.

La lumière va moins La lumière va moins vite dans un solide vite dans un solide que dans un liquide, que dans un liquide, dans un liquide que dans un liquide que dans un gaz, dans dans un gaz, dans un gaz que dans un gaz que dans l’éther.l’éther.

Christian Christian Huygens et: Huygens et: Réflexion et Réflexion et RéfractionRéfraction

HHUUYYGGEENNSS

L’air n’a pas une L’air n’a pas une composition constante et composition constante et son indice de réfraction son indice de réfraction varie.varie.

Réflexion! ONDES ou Réflexion! ONDES ou CORPUSCULES ?CORPUSCULES ?

Miroir cercleMiroir cercleLes rayons réfléchis Les rayons réfléchis

forment des forment des caustiques (comme caustiques (comme sur une assiette)sur une assiette)

Rayons incidentsRayons incidents

Miroir Miroir paraboliqueparabolique

Les rayons réfléchis Les rayons réfléchis forment un point forment un point

nommé foyernommé foyer

Rayons incidentsRayons incidents

Huygens ne peut pas lui non plus tout expliquer. Par Huygens ne peut pas lui non plus tout expliquer. Par exemple quand il superpose deux cristaux de calcite les exemple quand il superpose deux cristaux de calcite les rayons obtenus ont des différences d’intensité (rayons obtenus ont des différences d’intensité (double double réfractionréfraction) et certains rayons peuvent s’éteindre si l’on ) et certains rayons peuvent s’éteindre si l’on fait tourner un cristal.fait tourner un cristal.

Il faut attendre Etienne Louis Il faut attendre Etienne Louis Malus (1775 – 1812) qui Malus (1775 – 1812) qui observant à travers un prisme observant à travers un prisme de calcite les rayons solaires de calcite les rayons solaires réfléchis par une fenêtre du réfléchis par une fenêtre du palais du Luxembourg, palais du Luxembourg, observe deux images. Il pose observe deux images. Il pose alors les prémices de alors les prémices de la la polarisation de la lumière. polarisation de la lumière. Deux forces dans deux plans Deux forces dans deux plans différents agissent sur l’onde différents agissent sur l’onde lumineuse.lumineuse.

Polarisation de la lumièrePolarisation de la lumière

ExEx

EyEyEE

La lumière naturelle (produite par une source La lumière naturelle (produite par une source thermique par exemple)est un champ E thermique par exemple)est un champ E (perpendiculaire au déplacement de l’onde (perpendiculaire au déplacement de l’onde lumineuse) constant qui varie constamment en lumineuse) constant qui varie constamment en orientation car Ex et Ey varient constamment dans orientation car Ex et Ey varient constamment dans le temps.le temps. Si on filtre une des deux composantes (Ex ou Si on filtre une des deux composantes (Ex ou

Ey) à l’aide d’un polarisateur (la calcite par Ey) à l’aide d’un polarisateur (la calcite par exemple qui n’a pas le même indice de exemple qui n’a pas le même indice de réfraction dans les deux directions x et y), on réfraction dans les deux directions x et y), on obtient une lumière polarisée qui fait ressortir obtient une lumière polarisée qui fait ressortir certaines caractéristiques des matériaux certaines caractéristiques des matériaux (lames de mica, de gypse …).(lames de mica, de gypse …).

Les verres polarisants ne laissent passer Les verres polarisants ne laissent passer qu’une composante ce qui atténue de moitié qu’une composante ce qui atténue de moitié l’intensité. En superposant deux verres l’intensité. En superposant deux verres polarisants et en tournant l’un par rapport à polarisants et en tournant l’un par rapport à l’autre, on obtient le noir pour un angle donné.l’autre, on obtient le noir pour un angle donné.Développement mathématique qui

explique la polarisation par Fresnel (1788 – 1827)(1788 – 1827)

Newton ne relève que l’aspect négatif de la Newton ne relève que l’aspect négatif de la théorie ondulatoire.théorie ondulatoire.

Il fait douter des expériences d’Huygens en les Il fait douter des expériences d’Huygens en les refaisant … et il se trompe malgré ses qualités refaisant … et il se trompe malgré ses qualités d’excellent expérimentateur. La théorie d’excellent expérimentateur. La théorie ondulatoire est abandonnée durant un siècle.ondulatoire est abandonnée durant un siècle.

Ne pouvant tout expliquer lui-même, Newton Ne pouvant tout expliquer lui-même, Newton amène l’influence de Dieu et dit-il: « La théorie amène l’influence de Dieu et dit-il: « La théorie ondulatoire qui dispense de l’intervention divine ondulatoire qui dispense de l’intervention divine conduit à l’athéisme ».conduit à l’athéisme ».

Le Siècle des Lumières (XVIIILe Siècle des Lumières (XVIIIèmeème siècle) siècle)

Les bouleversements sociaux, politiques, Les bouleversements sociaux, politiques, économiques et philosophiques vont influer sur les économiques et philosophiques vont influer sur les questionnements de la science sur elle-même.questionnements de la science sur elle-même.

Après trois séjours à la Bastille, Voltaire s’exile (1726) en Après trois séjours à la Bastille, Voltaire s’exile (1726) en Angleterre. Il ramène une connaissance d’une Angleterre. Il ramène une connaissance d’une philosophie anglaise et en particulier la physique philosophie anglaise et en particulier la physique Newtonienne. Anticlérical mais déiste, Voltaire apprécie Newtonienne. Anticlérical mais déiste, Voltaire apprécie la démarche théologique de Newton. L’église encourage la démarche théologique de Newton. L’église encourage les scientifiques Newtonien. les scientifiques Newtonien.

En 1751 paraît l’encyclopédie de Diderot et d’Alembert, les luttes En 1751 paraît l’encyclopédie de Diderot et d’Alembert, les luttes pour les dominations coloniales s’installent, la révolution approche … pour les dominations coloniales s’installent, la révolution approche … Pour la majorité du mouvement intellectuel, la science n’a plus Pour la majorité du mouvement intellectuel, la science n’a plus besoin de l’intervention divine … La critique est ouverte et besoin de l’intervention divine … La critique est ouverte et constructive!constructive!

Un siècle pour se révolter (XVIII), un siècle pour Un siècle pour se révolter (XVIII), un siècle pour comprendre (XIX), un siècle pour établir (XX).comprendre (XIX), un siècle pour établir (XX).

L ’essor révolutionnaireL ’essor révolutionnaire

« Psyché recevant « Psyché recevant le premier baiser le premier baiser

de l ’amour » de l ’amour » (toile de Francis (toile de Francis

Gérard, musée du Gérard, musée du Louvre). Les arts Louvre). Les arts

symbolisent symbolisent l ’atmosphère de l ’atmosphère de la révolution. Les la révolution. Les

sciences sont sciences sont soulevées par le soulevées par le

même élanmême élan

Thomas Young (1793 – 1829) et les interférencesThomas Young (1793 – 1829) et les interférences

C’est en 1800 que Young remet en question l’interprétation corpusculaire C’est en 1800 que Young remet en question l’interprétation corpusculaire de la lumière. En observant les couleurs d’une bulle de savon, il voit de la lumière. En observant les couleurs d’une bulle de savon, il voit s’entremêler deux ondes réfléchies, l’une par la face extérieure et l’autre s’entremêler deux ondes réfléchies, l’une par la face extérieure et l’autre par la face intérieure. Les vitesses de la lumière sont différentes dans l’air par la face intérieure. Les vitesses de la lumière sont différentes dans l’air et dans l’eau (comme l’a montré aussi Huygens)et dans l’eau (comme l’a montré aussi Huygens)

Si la différence de marche entre deux faisceaux émis d’une même source Si la différence de marche entre deux faisceaux émis d’une même source est un multiple impair de la demie longueur d’onde, leur superposition est est un multiple impair de la demie longueur d’onde, leur superposition est annihilée. Young appelle ce phénomène annihilée. Young appelle ce phénomène « Interférence » « Interférence » Il montre l’aspect Il montre l’aspect ondulatoire de la lumière.ondulatoire de la lumière.

YoungYoung

Et son Et son expérience expérience

ditedite

Des « trous Des « trous de Young »de Young »

InterférenceInterférencess

Diffraction et InterférencesDiffraction et Interférences

dd

DDll LL

Modèle géométriqueModèle géométrique si d> si d> : D=d.L/l (Johannes KEPLER 1571- : D=d.L/l (Johannes KEPLER 1571-1630)1630)

Modèle ondulatoireModèle ondulatoire si d< si d<: D=1,22.L.: D=1,22.L.dd

est la longueur d’onde du rayon lumineux.est la longueur d’onde du rayon lumineux.

est une valeur limite de l’ordre de est une valeur limite de l’ordre de . .

Puisque Puisque varie entre R et B, la sommation d’ondelettes, varie entre R et B, la sommation d’ondelettes, créés par d, peut rendre nul ou max l’énergie lumineuse. Des créés par d, peut rendre nul ou max l’énergie lumineuse. Des anneaux apparaissent autours de la tache.anneaux apparaissent autours de la tache.

C’est Grimaldi (1618-1663) qui observa le premier des C’est Grimaldi (1618-1663) qui observa le premier des franges colorées par l’ombre portée d’un cheveu sur un franges colorées par l’ombre portée d’un cheveu sur un écran.écran.

DiffractionDiffraction

Le Triomphe de la théorie ondulatoire!Le Triomphe de la théorie ondulatoire!

François Arago (1786 – 1853) et Augustin Fresnel (1788 – François Arago (1786 – 1853) et Augustin Fresnel (1788 – 1827)1827)

Esthétique des Esthétique des expériences de l’optique expériences de l’optique

ondulatoire: réseau à ondulatoire: réseau à deux dimensionsdeux dimensions

Un ingénieur père Un ingénieur père d’une théorie d’une théorie fondamentale: fondamentale:

Fresnel et l’optique Fresnel et l’optique ondulatoireondulatoire

Grand Grand scientifique, scientifique, député, député, ministre, ministre, Arago Arago soutient la soutient la sciencescience

Un ingénieur des Ponts et Chaussées père Un ingénieur des Ponts et Chaussées père d ’une théorie fondamentale: Fresnel et d ’une théorie fondamentale: Fresnel et

l ’optique ondulatoirel ’optique ondulatoire

Il développe la fameuse lentille à échelon dite de Fresnel. « Les

navigateurs sont prévenus que, dans le courant du mois de juillet

1823, il sera fait un changement au feu du phare de Cordouan, qui

continuera d ’être un feu tournant à éclipses, mais présentera des éclats

beaucoup plus vifs,plus courts et plus fréquents. »

Il écrit un mémoire (1819) qui fait Il écrit un mémoire (1819) qui fait toujours date sur la diffraction. Les toujours date sur la diffraction. Les franges sont dues aux interférences franges sont dues aux interférences des des ondelettesondelettes émises par chaque émises par chaque point.point.

Il énonce un principe sur ce sujet Il énonce un principe sur ce sujet « principe de Huygens Fresnel ».« principe de Huygens Fresnel ».

Puis un autre avec Arago sur la Puis un autre avec Arago sur la polarisation de la lumière.polarisation de la lumière.

Vitesse de la lumière?

• Kepler et Descartes la pensait infini.• Galilée et Newton la pensait fini mais n’ont pas pu la

mesurer.• Olaüs Römer (astronome danois 1644-1710) en observant

Io un des satellites de Jupiter, l’estime à 300000 km/s.• Hippolyte Fizeau (1819-1896) à l’aide de deux lunettes,

l’une à Suresnes et l’autre à Montmartre, mesure 315000 km/s en 1849. Il montre expérimentalement, avec l’aide de Léon Foucault (1819-1868), que cette vitesse varie avec le milieu. La lumière se propage plus vite dans l’air que dans l’eau.

L ’électromagnétisme, première unificationL ’électromagnétisme, première unification

James C. MAXWELL James C. MAXWELL (1831-1879)

Rayons gamma rayons x ultra Infrarouge micro-ondes ondes hertziennes violet

1 pm 1 nm 1 m 1 mm 1 m 1 km

Lumière = ondes visibles de 375 à 740 nm

1021Hz 1018Hz 1015Hz 1012Hz 109Hz 106Hz

Ondes Electromagnétiques

Les ondes lumineuses ne sont qu’un Les ondes lumineuses ne sont qu’un cas particulier des ondes cas particulier des ondes électromagnétiques !électromagnétiques !

Superposition d’un champ électrique Superposition d’un champ électrique et d’un champ magnétique.et d’un champ magnétique.

A la limite de la lumière du point de vue longueur A la limite de la lumière du point de vue longueur d’onded’onde

Les rayons X nous montrent notre monde nouveauLes rayons X nous montrent notre monde nouveau

Wilhelm K. Wilhelm K. RÖNTGENRÖNTGEN

(1845-1923)

La main de Bertha La main de Bertha Röntgen, première Röntgen, première

radiographieradiographie

(28-12-1895)

A la limite de la lumière du point de vue A la limite de la lumière du point de vue longueur d’ondelongueur d’onde

Les rayons X nous montrent notre monde Les rayons X nous montrent notre monde nouveaunouveau

A gauche, l ’imagerie médicale héritière directe A gauche, l ’imagerie médicale héritière directe des rayons X; à droite hommage à Antoine des rayons X; à droite hommage à Antoine

Béclère (1856 – 1939), père de la radiologie et Béclère (1856 – 1939), père de la radiologie et radiothérapie françaisesradiothérapie françaises

Le mariage des théories corpusculaire et Le mariage des théories corpusculaire et ondulatoireondulatoireComment expliquer:Comment expliquer:

- La formation progressive d’une image photo?- La formation progressive d’une image photo? (Nicéphore Niepce 1765 –1833 (Nicéphore Niepce 1765 –1833 est le premier à réaliser un négatif photo)est le premier à réaliser un négatif photo) sinon par la théorie corpusculaire. sinon par la théorie corpusculaire.

- Les interférences et la polarisation- Les interférences et la polarisation sinon par la théorie ondulatoire. sinon par la théorie ondulatoire.

1879 - 19551879 - 19551858 - 19471858 - 1947

La théorie de la La théorie de la relativité, les quanta relativité, les quanta de Planck expliquent de Planck expliquent ces phénomènes en ces phénomènes en alliant les deux alliant les deux théories.théories.

En 1926 les quanta de En 1926 les quanta de lumière sont officialisés lumière sont officialisés et nommés PHOTONS. et nommés PHOTONS. Les corpuscules de Les corpuscules de Newton ont un nom!Newton ont un nom!

-Newton (corpuscules) a proposé une mécanique se référant à un temps Newton (corpuscules) a proposé une mécanique se référant à un temps et à un espace absolus, identiques dans tous les espaces.et à un espace absolus, identiques dans tous les espaces.

-Fresnel (onde) avait donné une référence absolue l’Ether.Fresnel (onde) avait donné une référence absolue l’Ether.

-Hendrick Antoon Lorentz (1853 – 1928 Hollande) interprète l’expérience Hendrick Antoon Lorentz (1853 – 1928 Hollande) interprète l’expérience de Albert Michelson (1852 – 1931 Etats-Unis) sur la mesure du vent de Albert Michelson (1852 – 1931 Etats-Unis) sur la mesure du vent d’Ether du à la rotation de la terre, il (Lorentz) montre l’impossibilité de d’Ether du à la rotation de la terre, il (Lorentz) montre l’impossibilité de l’existence de l’Ether. Ce n’est pas bon pour la théorie ondulatoire!l’existence de l’Ether. Ce n’est pas bon pour la théorie ondulatoire!

-En 1887, Heinrich Hertz (1857 – 1894) découvre l’effet photoélectrique.En 1887, Heinrich Hertz (1857 – 1894) découvre l’effet photoélectrique.

-En 1900, Planck introduit la notion de quantum (E = n h f).En 1900, Planck introduit la notion de quantum (E = n h f).

-En 1905 Einstein montre que la lumière est bien formée de photons En 1905 Einstein montre que la lumière est bien formée de photons d’énergie égale à un quantum (h f) qui se propagent à la vitesse de la d’énergie égale à un quantum (h f) qui se propagent à la vitesse de la lumière.lumière.

-En 1916 Einstein énonce la théorie de la relativité générale.En 1916 Einstein énonce la théorie de la relativité générale.

Comment réconcilier une théorie discontinue (photons et Comment réconcilier une théorie discontinue (photons et quanta) avec la théorie ondulatoire (optique physique) ?quanta) avec la théorie ondulatoire (optique physique) ?

Interaction de la lumière et de la matièreInteraction de la lumière et de la matière

La lumière formée de particules élémentaires remonte La lumière formée de particules élémentaires remonte aux Atomistes de l’Antiquité (Démocrite –460-370, aux Atomistes de l’Antiquité (Démocrite –460-370, Lucrèce –98-55).Lucrèce –98-55).

Newton: Les atomes d’un corps exerce une force sur les Newton: Les atomes d’un corps exerce une force sur les corpuscules de lumière, ce qui explique la réflexion et la corpuscules de lumière, ce qui explique la réflexion et la réfraction.réfraction.

Planck introduit la notion de Planck introduit la notion de quantumquantum E=n.h.f. E=n.h.f.

Einstein donne le nom de Einstein donne le nom de photons photons aux particules ou aux particules ou quanta de lumière lors de l’interaction matière/lumière.quanta de lumière lors de l’interaction matière/lumière.

La lumière est une onde constituée de photons. Les La lumière est une onde constituée de photons. Les photons sont créés par les électrons qui changent de photons sont créés par les électrons qui changent de niveaux autours du noyau de l’atome….niveaux autours du noyau de l’atome….

Louis de Broglie (1892 – 1987) , un physicien pas comme les autresLouis de Broglie (1892 – 1987) , un physicien pas comme les autres

En 1923 Louis de Broglie énonce et démontre: Les franges En 1923 Louis de Broglie énonce et démontre: Les franges d’interférences sont prévues par la théorie des ondes. Mais, elle d’interférences sont prévues par la théorie des ondes. Mais, elle ont été tracées par des actions discontinues dues aux arrivées ont été tracées par des actions discontinues dues aux arrivées des divers photons.des divers photons.

Maurice de Maurice de Broglie (frère Broglie (frère de Louis) de Louis) (1875 –1960) (1875 –1960) travaille sur travaille sur les rayons Xles rayons X

Louis de Broglie un physicien pas comme les autresLouis de Broglie un physicien pas comme les autres

Quand les électrons se prennent Quand les électrons se prennent pour des ondes, ils donnent lieu à pour des ondes, ils donnent lieu à diffraction . Ces ondes de diffraction . Ces ondes de matière permettent le matière permettent le fonctionnement du microscope fonctionnement du microscope électronique. électronique.

-La mécanique La mécanique Newtonienne est une Newtonienne est une bonne approximation bonne approximation pour des corps à pour des corps à grande échelle grande échelle (échelle céleste).(échelle céleste).

-A l’échelle A l’échelle atomique, il est atomique, il est nécessaire d’utiliser nécessaire d’utiliser la notion d’onde la notion d’onde rendant compte des rendant compte des effets quantique.effets quantique.

La Mécanique La Mécanique quantique quantique s’impose!s’impose!

Ernest Solvay (1838 – 1922) épris de science et … riche finance un congrès Ernest Solvay (1838 – 1922) épris de science et … riche finance un congrès réunissant les meilleurs physiciens… Le premier en 1911, le 21ème en réunissant les meilleurs physiciens… Le premier en 1911, le 21ème en 1998…1998…

A présent, il y a autre chose que A présent, il y a autre chose que des galets sur la plage de des galets sur la plage de

Newton…..mais pour autant la Newton…..mais pour autant la physique a-t-elle réussi?physique a-t-elle réussi?

Planck âgé avec sa Planck âgé avec sa femmefemme

Alfred Kastler (1902 – 1983) propose en 1956 le « pompage Alfred Kastler (1902 – 1983) propose en 1956 le « pompage optique », c’est le LASER dont une des application est optique », c’est le LASER dont une des application est l’holographie.l’holographie.

Pas de bonne physique sans bonnes mesuresPas de bonne physique sans bonnes mesures

Dès que les instruments se perfectionnent, on ressent le Dès que les instruments se perfectionnent, on ressent le besoin d’un système d’unités universelbesoin d’un système d’unités universel

Acquisition des images couleurle calibrage du système

Luminance L

-b

+a

-a

+b

camera tri CCD Carte d’acquisition

Rcam Vcam Bcamlumière

incidente

CALIBRAGEMESURE

Spectroradiomètre

Xspect, Yspect, Zspect

lumièreincidente

Blanc de référence

La Science moderne s’attache à comprendre le La Science moderne s’attache à comprendre le « comment » de la lumière et non plus le « pourquoi »« comment » de la lumière et non plus le « pourquoi »

Le capteur est la première étape pour acquérir une image!Le capteur est la première étape pour acquérir une image!

Gottlieb Nipkow (1860-1940) est le premier a proposé le principe de la Gottlieb Nipkow (1860-1940) est le premier a proposé le principe de la caméra.caméra.

Les premiers enregistrements d’images (30 lignes) réalisés par le Les premiers enregistrements d’images (30 lignes) réalisés par le procédé mis au point par John Logie Baird (Ingénieur anglais) sur procédé mis au point par John Logie Baird (Ingénieur anglais) sur disque. La première émission a été réalisée par la BBC qui émet entre disque. La première émission a été réalisée par la BBC qui émet entre 1932 et 1935, sur son réseau radiophonique, des images, selon le 1932 et 1935, sur son réseau radiophonique, des images, selon le procédé Baird, de 5 cm sur 2 cm. procédé Baird, de 5 cm sur 2 cm.

La couleur n’existe pas en tant que telle. C’est seulement dans notre La couleur n’existe pas en tant que telle. C’est seulement dans notre cerveau que la couleur se construit. Tout est affaire de cerveau que la couleur se construit. Tout est affaire de psychophysique en ce qui concerne nos sens perceptifs et en psychophysique en ce qui concerne nos sens perceptifs et en particulier pour la perception de la lumière. De fait, il n’est pas exact particulier pour la perception de la lumière. De fait, il n’est pas exact de disserter sur la « vision des couleurs » car ce n’est pas une réalité de disserter sur la « vision des couleurs » car ce n’est pas une réalité objective (au sens d’objet) mais subjective (car elle dépend du sujet). objective (au sens d’objet) mais subjective (car elle dépend du sujet). On devrait parler de « vision colorée » ou « colorante ». C’est un On devrait parler de « vision colorée » ou « colorante ». C’est un processus « humain » (œil et cerveau) ou « électronique » (caméra et processus « humain » (œil et cerveau) ou « électronique » (caméra et calculateur) qui crée, qui engendre la couleur.calculateur) qui crée, qui engendre la couleur.

Le triptyque: Le triptyque: Illuminant, Objet, Illuminant, Objet,

Caméra !Caméra !

Chaîne de traitement des images! (1998)Chaîne de traitement des images! (1998)

« Tri et Reconnaissance de Pollens »« Tri et Reconnaissance de Pollens »

-AcquisitionAcquisition

-FiltrageFiltrage

-SegmentatiSegmentationon

-AnalyseAnalyse

-DécisionDécision

Platon (-428/-347)Platon (-428/-347)

La Vérité, objet de science, n’est pas La Vérité, objet de science, n’est pas dans les phénomènes mais dans les dans les phénomènes mais dans les idées… (s’oppose à Aristote).idées… (s’oppose à Aristote).

Allégorie (Expression d’une idée par Allégorie (Expression d’une idée par une image) de la Caverne….une image) de la Caverne….

La lumière concept abstrait et métaphysique!La lumière concept abstrait et métaphysique!

Energie, Force, Température et Energie, Force, Température et LumièreLumière

La lumière utilisée comme La lumière utilisée comme métaphoremétaphore

Je laisse à votre bon vouloir les questionnements sur:Je laisse à votre bon vouloir les questionnements sur:

Esprit d ’analyseEsprit d ’analyse

Tout un symbole pour la physique des ondes et Tout un symbole pour la physique des ondes et des corpuscules: les vagues déferlent sur le site des corpuscules: les vagues déferlent sur le site

de Pleumeur-Bodoude Pleumeur-BodouRemerciements à Michel DUGAY (Université Blaise Remerciements à Michel DUGAY (Université Blaise Pascal)Pascal)

Mes Principales Sources:

[Maitte 1981] Bernard Maitte « La lumière » Point Sciences.

[Morenas 1984] Marie Colette Morenas « Propagation de la lumière à travers les siècles » IRESPT, Université Blaise Pascal (Clermont II).

[Ronan 1988] Colin Ronan « Histoire mondiale des Sciences » Point Sciences.

[Serres 1989] Sous la direction de Michel Serres « Eléments d’Histoire des Sciences » Larousse-Bordas.

[Léna 1990] Pierre Léna et Alain Blanchard « Lumières » Inter Editions.

[Avron 1994] Dominique Avron « Le Scintillant » Presse universitaire de Strasbourg.

[Sciences 2000] Revue « Pour la Science » numéro spécial « La couleur  ».

[Boudenot 2001] Jean-Claude Boudenot « Histoire de la Physique et des Physiciens » Ellipses.

[Lange 2002] André Lange « Histoire de la télévision » http://histv2.free.fr André Lange.

[Allègre 2003] Claude Allègre « Un peu de science pour tout le monde » Fayard.

[Trémeau, Fernandez, Bonton 2004] « Image Numérique couleur » Dunod (à paraître).

http://www.inrp.fr/lamap/scientifique/optique/savoir/spectre_lumiere.htm

http://www.arcadia-uk.com/fr/220birdlamp.html

http://membres.lycos.fr/cavalampes/SiteLmp/JYP-Ecl4.htm (Histoire des lampes)

BrèveChronologie

Evènements Historiques Evènements Culturels Evènements Scientifiques

5 millions d’Etres Humains

Dolmens, pré dynastie en Egypte

Sédentarisation (-9000)

Ecriture en Mésopotamie

Poterie en Thessalie

Système métrologique

100 millions d’Etres Humains

 Bataille de Marathon

Construction des grands temples Grecs

Fondation de Rome (-753)

Transcription de l’Iliade

Vigne en Gaule (par les Grecs)

Thalès (Prévoit l’éclipse du soleil)

Pythagore (Géométrie Grecque)

Démocrite (Atomistes)

Incendie de Rome par les Gaulois

Peste d’Athènes

Alexandre roi d’Egypte

Le Parthénon

Premiers dialogues de Platon

Fondation d’Alexandrie

Théorie des 4 éléments

Quadrature du cercle

Euclide (Dimensions)

Hannibal

Destruction de Carthage

Phare d’Alexandrie

Grande muraille de Chine

Expulsions des Philosophes (Rome)

Archimède (Hydrostatique)

Travaux mécaniques

Conquête de la Gaule par les Romains

Révoltes des esclaves à Rome (-75)

Poésie d’Horace Lucrèce (dernier atomiste grec)

Histoire Naturelle

Destruction de Pompéi Inauguration du Colisée

Coupole du Panthéon de Rome Astronomie de Ptolémée

Conversion de Constantin

200 millions d’Etres Humains

Développement de la Théologie Chrétienne

Encyclopédie des conn. médicales

Saint Augustin

Prise de Rome par les Barbares 

Chute de l’empire Romain

Baptême de Clovis

 Derniers jeux Olympiques

Traduction latine Aristote et Platon

Sainte Sophie de Byzance

Nombre négatifs (Inde)

Classification religieuse des connaissances

-6200

-3500-600

-500

-400

-300

-200

-100

0

100

200

300

400

500

Evènements Historiques Evènements Culturels Evènements Scientifiques

Institution de l’Ere Chrétienne Fermeture de l’école d’Athènes Math et Astronomie (Inde)

Mort de Mahomet

Conquêtes Musulmanes Prise d’Alexandrie

Moulins à vent en Perse

Conquête de l’Espagne par les Arabes

Fondation de Bagdad Travaux alchimiques

Empire de Charlemagne

Les Vikings assiègent Paris

Politique scientifique Arabe

Schisme entre Rome et Byzance

Observatoire de Bagdad

Al Kindi

Hugues Capet

Les Vikings en Amérique

Fondation de Cluny

« Les Mille et une Nuits »

Bibliothèque en Egypte (14000000 liv.)

Alchimie, Médecine, Pharm.

Roue à aubes en Europe

Ibn Al Hait Ham (Alhazen)

Apparition du Catharisme

Première Croisade

La Chanson de Roland

Chaque Cathéd. Doit avoir son école

Otique d’Alhazen

Savoir Arabe passe en Latin

Deuxième Croisade

Saladin prend Jérusalem

Fondation de Clairvaux

Tristan et Iseult

Moulin à vent en Europe

Saint Thomas d’Aquin

Première inquisition

Croisade contre les Albigeois

Marco Polo en Chine

 Dominicains et Franciscains

Université de Padoue

Fondation de la Sorbonne

Fibonacci (calcul, chiffres arabes, géométrie)

Bacon (Arc en ciel)

Les Papes à Avignon

Début de la guerre de cent ans

Dante (La divine Comédie)

Université de Cracovie

Tables astronomiques

Système bielle-manivelle

Exécution de Jeanne d ’Arc

Prise de Constantinople

Voyage de Christophe Colomb

Armes à feu portatives

Académie Platonicienne à Florence

Villon « Les Testaments »

Léonard de Vinci

Imprimerie de Gutenberg

Légumes améliorés en Italie

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Evènements Historiques Evènements Culturels Evènements Scientifiques

François I – Thèse de Luther

Traite des Noirs – Chute de l’empire Inca

Guerres de religions

Défaite de l’invincible Armada

Michel-Ange – Moïse

Ronsard – Les Amours

Calendrier Grégorien

Montaigne - Essais

Magellan

Copernic

Proportions et perspectives

Kepler (Lois de Kepler)

Mort de Henri IV

Guerre de trente ans

Début des droits et brevets en Angleterre

Mort de Louis XIII

Shakespeare

Cervantès – Don Quichotte

Rubens – Marie de Médicis

Gazette de Renaudot, Rembrandt

Descartes

Galilée

Grimaldi

Huygens

Cromwell

Famine en France

Révocation de l’édit de Nantes

Spinoza – Ethique

Molière – Don Juan

Racine - Phèdre

Newton (Principia)

Leibniz (théorie du mouvement)

Halley (catalogue des étoiles)

Mort de Louis XIV

Fondation de Saint-Pétersbourg

Construction du Palais Bourbon

Vaucanson construit son canard

Guerre de succession d ’Autriche

Fénelon – Lettres à l’Académie

Montesquieu – Lettres Persanes

J.S. Bach – Passion selon St. Jean

Voltaire – Lettres Philosophiques

Haendel – Le Messie

Taylor (Calcul différentiel)

Coke dans un haut fourneau

Euler (mouvement des planètes)

Celsius échelle thermomécan.

Exploitation du pétrole

Tremblement de terre à Lisbonne

Machine à coudre

Indépendance Américaine

Corse française

Révolution Française

Exécution de Louis XVI

Encyclopédie de Diderot

Rousseau – Du contrat social

Kant – Critique de la raison pure

Mozart – Les noces de Figaro

Goethe – Le premier Faust

Première vaccination publique

Franklin (paratonnerre)

Lavoisier (composition de l’air)

Carnot (puissance des machines)

Coulomb Young

Laplace Fresnel

Volta

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1800

Evènements Historiques Evènements Culturels Evènements Scientifiques

Fin du Saint Empire Romain Germanique

Création de la Banque de france

Chute de Napoléon

Révolte des Canuts à Lyon

Victoria reine d’Angleterre

Révolutions en Europe

Goya – Les désastres de la guerre

Hegel – Science de la logique

Goethe – Le Divan

A. Comte – Le Positivisme

V. Hugo – Hernani

Proudhon – La Propriété

Avogadro

Gay-Lussac (Gaz)

Malus

Darwin - Lamarck

Joule (Energie)

Pasteur Maxwell

Royaume d’Italie

Guerre de Sécession

1er Internationale

Assassinat de Lincoln

La Commune de Paris

Baudelaire – Les fleurs du mal

Zola – L’assommoir

Nietzsche – Ainsi parlait Zarathoustra

Wagner - Tristan

Freud – L’interprétation des rêves

Riemann (topologie)

Mendel (génétique)

Mendeleïev Planck

Hertz, Bohr, Einstein

Röntgen – Curie

Première révolution Russe

Epidémie de grippe (1 million de morts)

Première Guerre mondiale

Début de la radio diffusion

Grand crash Economique

Deuxième guerre mondiale

Fermeture des maisons closes

Stravinsky – L’oiseau de feu

Chaplin – L’Emigrant

Hergé Tintin aux pays des Soviets

Le Cubisme

Huxley Le meilleur des mondes

Brecht – Galiléo Galiléi

Carnet Les enfants du Paradis

Flemming (Chromos.)

Relativité restreinte

Einstein

Relativité générale

de Broglie

Mécanique ondulatoire

Von Neumann (th. jeux)

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1900

1950