Tout au long de l'histoire, l'humanité a réfléchi à la nature d'un phénomène tel que la lumière. De l'Antiquité à nos jours, les idées à ce sujet ont changé et se sont améliorées. Les hypothèses les plus populaires tendaient à être que la lumière est une particule ou une onde. La branche de la science moderne qui étudie la nature et le comportement de la lumière s'appelle l'optique.
Histoire du développement des idées sur la lumière
Selon les idées des anciens philosophes grecs, comme Aristote, la lumière est les rayons émanant de l'œil humain. À travers l'éther, une substance transparente qui remplit l'espace, ces rayons se propagent, permettant à une personne de voir des objets.
Un autre philosophe, Platon, a suggéré que le soleil est la source de lumière sur Terre.
Le philosophe et mathématicien Pythagore croyait que de minuscules particules s'envolaient des objets. En entrant dans l'œil humain, ils nous donnent une idée de l'apparence de ces objets.
Malgré l'apparente naïveté, ces hypothèses ont jeté les bases d'un développement ultérieur de la pensée.
Ainsi, au 17ème siècle, le scientifique allemand Johannes Keplerexprime une théorie proche des idées de Platon et de Pythagore. Selon lui, la lumière est une particule, ou plus précisément, un flux de particules se propageant à partir d'une source.
Hypothèse corpusculaire de Newton
Le scientifique Isaac Newton a avancé une théorie qui combinait dans une certaine mesure des idées contradictoires sur ce phénomène.
Selon l'hypothèse de Newton, la lumière est une particule dont la vitesse de déplacement est très élevée. Les corpuscules se propagent dans un milieu homogène, se déplaçant de manière uniforme et rectiligne à partir de la source lumineuse. Si le flux de ces particules pénètre dans l'œil, la personne en observe la source.
Selon le scientifique, les corpuscules étaient de tailles différentes, donnant l'impression de couleurs différentes. Par exemple, les grosses particules contribuent au fait qu'une personne voit rouge. Il a fait valoir le phénomène de réflexion d'un flux de lumière par le rebond de particules d'une barrière solide.
Le scientifique a expliqué la couleur blanche par une combinaison de toutes les couleurs du spectre. Cette conclusion est à la base de sa théorie de la dispersion, un phénomène qu'il découvrit en 1666.
Les hypothèses de Newton ont été largement acceptées par ses contemporains, expliquant de nombreux phénomènes optiques.
Théorie des ondes de Huygens
Un autre scientifique de la même époque, Christian Huygens, n'était pas d'accord pour dire que la lumière est une particule. Il a avancé l'hypothèse ondulatoire de la nature de la lumière.
Huygens croyait que tout l'espace entre les objets et dans les objets eux-mêmes est rempli d'éther, et le rayonnement lumineux est des impulsions, des ondes se propageant dans cet éther. Chaque section de l'éther, qui atteint la lumièredevient une source d'ondes dites secondaires. Des expériences sur l'interférence et la diffraction de la lumière ont confirmé la possibilité d'une explication ondulatoire de la nature de la lumière.
La théorie de Huygens n'a pas reçu beaucoup de reconnaissance à son époque, car la plupart des scientifiques avaient tendance à considérer la lumière comme une particule. Cependant, il a ensuite été adopté et affiné par de nombreux scientifiques, tels que Jung et Fresnel.
Poursuite du développement des vues
La question de savoir ce qu'est la lumière en physique continue d'occuper l'esprit des scientifiques. Au 19e siècle, James Clerk Maxwell a développé la théorie selon laquelle le rayonnement lumineux est une onde électromagnétique à haute fréquence. Ses idées étaient basées sur le fait que la vitesse de la lumière dans le vide est égale à la vitesse des ondes électromagnétiques.
En 1900, Max Planck a introduit le terme "quantique" dans la science, qui se traduit par "portion", "petite quantité". Selon Planck, le rayonnement des ondes électromagnétiques ne se produit pas de manière continue, mais par portions, par quanta.
Ces idées ont été développées par Albert Einstein. Il a suggéré que la lumière n'est pas seulement émise, mais aussi absorbée et propagée par des particules. Pour les désigner, il a utilisé le mot "photons" (le terme a d'abord été proposé par Gilbert Lewis).
Dualité particules-ondes
L'explication moderne de la nature de la lumière réside dans le concept de dualité onde-particule. L'essence de ce phénomène est que la matière peut présenter les propriétés des ondes et des particules. La lumière est un exemple d'une telle matière. Les études de scientifiques qui sont parvenus à des opinions apparemment opposées confirment la double nature de la lumière. La lumière est à la fois une particule et une onde. Le degré de manifestation de chacune de ces propriétés dépend des conditions physiques spécifiques. Dans certains cas, la lumière présente les propriétés d'une onde électromagnétique, confirmant la théorie ondulatoire de son origine, dans d'autres cas, la lumière est un flux de corpuscules (photons). Cela donne des raisons d'affirmer que la lumière est une particule.
La lumière est devenue la première matière de l'histoire de la physique à reconnaître la présence du dualisme des ondes corpusculaires. Plus tard, cette propriété a été découverte dans un certain nombre d'autres matières, par exemple, le comportement des ondes est observé dans les molécules et les nucléons.
En résumé, on peut dire que la lumière est un phénomène unique, dont l'histoire du développement des idées a plus de deux mille ans. Selon la compréhension moderne de ce phénomène, la lumière a une double nature, montrant les propriétés des ondes et des particules.
