Histoire de la lumière : Ondes et photons
Summary
TLDRLe script narre l'histoire de l'évolution de l'homme dans sa compréhension et utilisation de la lumière. De la première utilisation du feu pour prolonger les activités après le coucher du soleil, à la découverte de la lampe à huile, puis au pétrole, jusqu'à l'arrivée de l'électricité vers 1900. Il explore également les contributions des anciens Grecs, Arabes, et la Renaissance scientifique. Le script aborde les théories de la lumière comme une onde et comme des particules, les controverses entre Huyghens et Newton, et les expériences de Foucault et Fizeau. Il conclut par la synthèse de Maxwell sur la lumière comme une onde électromagnétique et l'effet photoélectrique découvert par Hertz, qui a finalement conduit à la théorie de l'quantum d'Einstein.
Takeaways
- 🌅 L'homme a toujours cherché à prolonger ses activités au-delà de la nuit, avec le feu comme première source de lumière artificielle.
- 💡 La lampe à huile et la chandelle ont permis aux premiers artistes d'explorer les profondeurs des grottes.
- 🔦 L'évolution de l'éclairage a marqué les époques, allant de la lampe à huile à l'électricité qui a illuminé comme en plein jour.
- 🌟 Les grecs ont été les premiers à étudier la lumière, la considérant comme divine et liée étroitement à la vision.
- 📚 Les Arabes ont récupéré et traduit les ouvrages grecs, approfondissant ainsi les connaissances antiques en optique.
- 🔄 Alhazen a élaboré les lois de la réflexion et de la réfraction de la lumière, basées sur l'expérience.
- 🌌 Galilée a fait la transition de l'optique géométrique à l'optique instrumentale, découvrant des phénomènes célestes grâce à la lunette.
- ⏱️ Rohmer a estimé le temps de parcours de la lumière en observant les irrégularités des satellites de Jupiter.
- 🌪 La théorie ondulatoire de la lumière défiée par la théorie corpusculaire d'Isaac Newton a mené à un débat qui a duré trois siècles.
- 🔮 Young, Malus, Fresnel et Arago ont découvert les phénomènes de diffraction, d'interférence et de polarisation, prouvant la nature ondulatoire de la lumière.
- 🌐 Maxwell a réalisé la synthèse de l'électricité et du magnétisme, montrant que la lumière est une onde électromagnétique.
- 💥 Einstein a proposé l'existence de photons, particules sans masse dont l'énergie dépend de la fréquence, rétablissant le crédit des corpuscules de Newton.
Q & A
Quel a été le premier type de lumière artificielle utilisé par l'homme ?
-Le feu a été la première lumière artificielle utilisée par l'homme.
Quelle invention a permis aux premiers artistes de s'aventurer au fond des grottes ?
-La lampe à graisse, creusée dans une pierre tendre, a permis aux premiers artistes de s'enfoncer au fond des grottes.
Qui a été le premier à étudier la lumière et comment la concevait-il ?
-Les Grecs ont été les premiers à étudier la lumière, avec Euclide la représentant par de minces filets rectilignes, les rayons lumineux.
Quelle est la contribution majeure d'Alhazen à l'optique ?
-Alhazen a compris le fonctionnement de l'œil, affirmé que la lumière provient des objets et ébauché les lois de la réflexion et de la réfraction.
Comment Galilée a-t-il contribué à l'étude de la lumière ?
-Galilée est passé de l'optique géométrique à l'optique instrumentale en fabriquant une lunette qu'il a pointée vers le ciel, découvrant ainsi des corps célestes.
Quelle a été la découverte majeure d'Ole Rømer concernant la lumière ?
-Ole Rømer a découvert que la lumière avait une vitesse finie en observant les irrégularités des éclipses des satellites de Jupiter.
Quelle était la vision de Newton sur la nature de la lumière ?
-Newton considérait la lumière comme un flot de particules, une vision qui s'opposait à la théorie ondulatoire de Huygens.
Comment l'expérience de Foucault et Fizeau a-t-elle influencé la théorie de la lumière ?
-L'expérience de Foucault et Fizeau, démontrant que la vitesse de la lumière est plus faible dans l'eau, a soutenu la théorie ondulatoire de la lumière.
Quel phénomène a remis en question la théorie ondulatoire de la lumière ?
-L'effet photoélectrique, découvert par Hertz, était difficile à expliquer par la théorie ondulatoire, ce qui a remis en question cette théorie.
Comment Einstein a-t-il contribué à la compréhension de la lumière ?
-Einstein a réintroduit l'idée des particules de lumière, les photons, dans sa théorie sur l'effet photoélectrique, montrant que la lumière peut se comporter à la fois comme une onde et comme une particule.
Outlines
🌟 L'histoire de l'éclairage et la découverte de la lumière
Le paragraphe aborde l'histoire de l'éclairage et la manière dont l'homme a cherché à prolonger ses activités au-delà de la nuit. Il commence par le feu comme première source d'éclairage, puis la lampe à huile et les progrès technologiques qui ont mené à l'électricité. Le texte souligne également l'importance de la lumière dans les cultures anciennes, notamment chez les Grecs, et suit les avancées scientifiques des Arabes et de l'Europe. Il évoque la transition de l'optique géométrique à l'optique instrumentale, les contributions de Galilée et la découverte de nouvelles constellations. Le paragraphe se termine par les efforts infructueux de mesurer la vitesse de la lumière et les théories sur la nature de la lumière, telles que la réflexion et la réfraction, et les débats entre les théories ondulaires et corpusculaires.
🌌 Les théories de la lumière et leur expérimentation
Ce paragraphe poursuit l'exploration des théories sur la lumière, notamment la controverse entre les théories ondulaires et corpusculaires. Il décrit comment Huyghens a soutenu l'idée que la lumière est une onde, tandis que Newton a proposé que la lumière est constituée de particules. Le texte détaille les expériences de Arago et de Foucault pour mesurer la vitesse de la lumière et l'aboutissement de la théorie de Maxwell sur l'électromagnétisme. Il mentionne également les expériences de Hertz sur la photoélectrique et la théorie de l'énergie quantique d'Einstein, qui a finalement crédibilisé la théorie corpusculaire de la lumière. Le paragraphe conclut par la généralisation de la dualité onde-corpuscules par de Broglie et Heisenberg, soulignant l'exceptionnalité de la lumière dans l'histoire des sciences.
Mindmap
Keywords
💡Lumière
💡Feu
💡Lampe à pétrole
💡Électricité
💡Vision
💡Optique géométrique
💡Optique instrumentale
💡Vitesse de la lumière
💡Ondes et corpuscules
💡Électromagnétiques
💡Photoélectrique
💡Dualité onde-corpuscule
Highlights
L'homme a toujours voulu prolonger ses activités au delà du coucher du soleil.
Le feu fut la première lumière artificielle de l'homme.
La lampe à huile a permis aux premiers artistes de s'enfoncer au fond des grottes.
Les Arabes ont récupéré les ouvrages grecs et les ont traduits, héritant ainsi des savoirs antiques.
Ibn al-Haytham a établi les lois de la réflexion et de la réfraction.
Galilée a passé de l'optique géométrique à l'optique instrumentale en fabriquant une lunette.
Rohmer a attribué le décalage des satellites de Jupiter au temps supplémentaire que met la lumière pour parvenir à la Terre.
Descartes a établit en 1637 la loi de la réfraction.
Huyghens a soutenu l'idée que la lumière est une onde.
Newton a proposé la théorie corpusculaire de la lumière.
Young, Malus, Fresnel et Arago ont découvert les phénomènes de diffraction, d'interférence et de polarisation.
Foucault et Fizeau ont développé des dispositifs pour mesurer la vitesse de la lumière.
Maxwell a réalisé la synthèse de l'électricité et du magnétisme, montrant que la lumière est une onde électromagnétique.
Hertz a mis en évidence le phénomène photoélectrique.
Einstein a annoncé en 1905 que la lumière est composée de quanta, plus tard appelés photons.
La dualité onde-corpuscules de la lumière a été généralisée par de Broglie et Halle en 1924.
La lumière est un phénomène d'exception dans l'histoire des sciences.
Transcripts
art
[Musique]
amo
mais on
m
en
[Musique]
l'homme a toujours voulu prolonger ses
activités au delà du coucher du soleil
le feu fut sa première lumière
artificielle mais il était difficile à
transporter puis vint la lampe agressent
creusé dans une pierre tendre elle a
permis aux premiers artistes de
s'enfoncer au fond des grottes
chaque éclairage a marqué une époque la
lampe à huile qu'il faut régulièrement
remplir la chandelle qui graissent les
doigts la lampe au pétrole odorantes et
dangereuses jusqu'à l'arrivée vers 1900
de la fée électricité qui illumine comme
en plein jour la lumière a longtemps été
considérés comme de nature divine
si l'on se fie à nos références
culturelles les grecs ont été les
premiers à l'étudier
pour eux la lumière est étroitement liée
à la vision euclide le mathématicien à
l'idée brillante de la représenter par
de minces filets rectiligne les rayons
lumineux ils pensent que l'oeil envoie
les rayons frappait les objets ce qui
permet de les voir les civilisations
disparaissent les bibliothèques
demeurent dans leur conquête les arabes
récupère les ouvrages grecs et les
traduisent ils héritent des savoirs
antique les approfondisse et innove en
l'an mil à la zone comprend le
fonctionnement de l'oeil et affirme au
contraire d'euclide que la lumière
provient des objets mieux en s'appuyant
sur d'innombrables expériences
il ébauche les lois de la réflexion et
de la réfraction à la zone symbolise une
science arabe à son apogée au moyen-âge
une science nouvelle basée sur
l'observation l'expérimentation la
mesure
ses livres sont traduits en latin et
circulent en europe
[Musique]
copernic kepler galilée l'elysée s'en
inspire
comme pour bien d'autres disciplines
c'est la renaissance scientifique
galilée passe de l'optique géométrique à
l'optique instrumentale en fabriquant
une lunette qu'ils pointent vers le ciel
ils découvrent les milliers des toiles
de la voie lactée
les cratères de la lune les satellites
de jupiter ici au les tâches du soleil
ils s'interrogent à quelle vitesse
voyage la lumière il veut mesurer son
temps de trajet entre deux collines de
toscane au moyen de lanternes à voler
mais en vain car ces instruments sont
trop rudimentaire l'expérience aurait
paru inutile à rené descartes
persuadé comme la majeure partie des
scientifiques depuis l'antiquité que la
lumière se propage instantanément il
établit en 1637 la loi de la réfraction
mais cherche aussi à dépasser les
problèmes d'optique géométriques
il a l'immense mérite de revenir sur la
nature de la lumière et de lancer un
débat qui va durer trois siècles
vingt-cinq ans après la mort de
descartes au les rumeurs un astronome
danois venus travailler à l'observatoire
de paris étudie le mouvement des
satellites de jupiter utilisait comme
horloge par les navigateurs
il constate des irrégularités you par
exemple se lève de plus en plus tard au
fur et à mesure que la terre s'éloigne
de jupiter rohmer attribue ce décalage
au temps supplémentaire que met la
lumière pour parvenir à la terre
il estime même à 22 minutes le temps que
met la lumière pour traverser l'orbité
terrestre
il pourrait par une simple division
calculer la vitesse de la lumière
malheureusement les dimensions de leurs
beats sont encore mal connus à l'époque
mais le résultat est bien là la lumière
à une vitesse qui n'est pas infinie
cette nouvelle satisfait huyghens le
mathématicien et astronome hollandais
elle le conforte dans l'idée que la
lumière est une onde une vibration qui
se propagent cette théorie se heurte à
celle d'un éminent savant anglais isaac
newton pour qui la lumière est un flot
de particules
chacun interprète à sa manière les
phénomènes lumineux
prenons la réfraction ce changement de
direction de la lumière quand elles
pénètrent d'un milieu transparent à un
autre de l'air à l'eau par exemple pour
8 games syli arrêt fraction c'est parce
que la vitesse des ondes diminue quand
elles pénètrent dans l'eau newton au
contraire utilisent les règles qui
régissent la balistique des projectiles
si la réfraction c'est parce que la
vitesse des corpuscules augmente
cette controverse ondes corpuscules va
mobiliser des générations de savants
après eux
au xviiie siècle
young malus fresnel arago découvre lé
phénomène de diffraction d'interférence
et de polarisation qui prouve la nature
ondulatoire de la lumière met newton qui
a trouvé une explication à la
gravitation et au mouvement des planètes
bénéficie d'un immense prestige et de
nombreux savants dit newtonien reste
partisan de la théorie corpusculaire
pour trancher
arago propose de comparer
expérimentalement la vitesse de la
lumière dans l'eau et dans l'air
foucault et fiso ont justement mis au
point des dispositifs de laboratoire
révolutionnaire pour déterminer la
vitesse de la lumière
le premier utilisant un miroir tournant
et le second une roue dentée
l'expérience crucial et réalisés en 1850
verdict la vitesse de la lumière est
plus faible dans l'eau huyghens avait
raison
le triomphe est parachevée en 1865 quand
maxwell réalise la synthèse magistrale
de l'électricité et du magnétisme la
lumière est l'addition de deux onde une
onde électrique et une ombre magnétique
la lumière est une onde
électromagnétique le débat est il
définitivement tranchée non en 1885
hertz met en évidence un nouveau
phénomène une plaque métallique éclairé
par une lumière ultraviolette aimé de
l'électricité alors qu'avec une lumière
rouge
rien ne se passe même en augmentant
l'intensité cet effet photoélectrique
est impossible à comprendre si la
lumière n'est qu'une onde transportant
de l'énergie inspiré par planck einstein
redonne alors du crédit aux corpuscules
de newton il annonce en 1905 que la
lumière est composé de quanta plus tard
baptisé photons particules sans masse
dont l'énergie dépend de la fréquence de
l'undd associés
ainsi selon son interaction avec la
matière
la lumière se manifeste tantôt comme une
onde tantôt comme des corpuscules il
faudra du temps pour admettre cette
réalité subtil cette dualité ondes
corpuscules généralisée par de breuil
halle en 1924
la lumière est décidément un phénomène
d'exception dans l'histoire des sciences
non
[Musique]
m
[Musique]
man
[Musique]
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