n. f. (du latin lumen, rad. lux, même sens, ou bas latin luminaria)
Agent qui produit chez les
animaux pourvus d'yeux, la sensation de la vision ; cause de la visibilité et
de la coloration des corps. Eclat particulier des corps incandescents qui
permet de distinguer les objets placés dans leur rayonnement ; la lumière des
astres, de l'électricité, etc. Flambeau, jour (expression métaphorique qui
prend ici la cause pour l'effet). Désigne aussi, poétiquement, la vie : «
Pourquoi, s'écrie Châteaubriand, la lumière a-t-elle été donnée à un misérable,
et la vie à ceux qui sont dans l'amertume du cœur? » Au figuré, il caractérise
l'éclat physique ou moral, et surtout : intelligence, clarté, savoir,
connaissance, et, en général, tout ce qui éclaire ou dirige l'esprit. « On
distingue les lumières naturelles et les lumières acquises ». Il n'y a que deux
choses dit Bastiat, qui puisse sauver la société : « la justice et la lumière
». L'ignorance est le milieu familier de la servitude. Eclairer les esprits,
c'est surtout en préparer la conscience, en rythmer intelligemment les élans...
Aux ténèbres de la foi, qui paralysent l'essor de l'homme, le maintiennent dans
la peur et l'obéissance doivent succéder les lumières de la raison, qui
l'émancipent et agrandissent son domaine. On dira, pour marquer que sa
personnalité a brillé sur son temps par quelque qualité rare, par son
éloquence, par ses connaissances ou son génie, qu'un écrivain, un savant fut
une lumière du siècle, un avocat, une lumière du barreau, etc. Pour
caractériser leur aisance, leur beauté, leur compréhension spontanée, on
qualifie de lumineux tel esprit, idée, pensée ou discours... LUMIERE n. f. (bas
latin luminaria) Newton admit que les corps lumineux émettaient des particules
matérielles, animées d'une grande vitesse, dont le choc sur la rétine produisait
l'impression visuelle ; et il tenta d'expliquer tous les phénomènes optiques
par le mouvement de ces particules, que l'on supposait pointues par un bout,
arrondies à l'autre et douées d'un mouvement de rotation sur elles-mêmes. Quand
elles rencontraient un obstacle par leur partie arrondie, il y avait retour en
arrière ou réflexion ; si la rencontre avait lieu par la pointe, il y avait
pénétration et réfraction ; ce dernier phénomène s'expliquait par une
différence de vitesse dans les divers milieux. Les expériences de Foucault
démentirent la théorie de l'émission ; Young mit en relief les analogies qui
existaient entre le son et la lumière, analogies confirmées ensuite par les
travaux de Fresnel. Aussi croit-on présentement que la lumière résulte du mouvement
vibratoire d'un milieu infiniment élastique et répandu partout, l'éther : c'est
la théorie des ondulations. Un écueil a surgi depuis qu'Einstein a développé sa
doctrine de la relativité. Selon ce dernier, et contrairement aux conclusions
des adeptes, à la fois, de Newton et de Fresnel, la lumière ne se propage pas
en ligne droite. Sur ce point trois faits expérimentaux confirmeraient la
doctrine du grand théoricien : le déplacement du périhélie de Mercure, la
déviation de la lumière des étoiles par le Soleil et le déplacement des raies
solaires vers le rouge. L'anomalie constatée dans le mouvement de Mercure
s'explique, dans la thèse classique, en donnant au Soleil une forme très peu
différente d'une sphère ; dans la thèse d'Einstein le déplacement de 43"
par siècle, dans le sens voulu, est normal et n'exige aucune explication
complémentaire. Selon Einstein, il y aurait déviation du rayon lumineux qui
passe au voisinage d’un corps de grande masse ; déviation qui l'incurverait,
tel la trajectoire d'un projectile lancé au voisinage de la terre. Une
expérience tentée lors d'une éclipse totale du Soleil aurait donné des
résultats presque d'accord avec la théorie einsteinienne. Enfin les mesures
effectuées auraient vérifié dans l'ensemble le déplacement des raies spectrales
solaires vers le rouge, par rapport aux raies produites sur la terre, comme le
veut la même théorie. D'autre part l'éther, agent de transmission des ondes
lumineuses, subit-il un entraînement comme il arrive dans le milieu propagateur
des ondes sonores? D'après Fizeau l'éther éprouverait un entrainement total ;
d'après Fresnel un entrainement partiel seulement. Et, contrairement à Newton
qui supposait implicitement des actions instantanées, ce dernier physicien
tenait compte de la durée de transmission des ondulations qui se propagent de
proche en proche dans un milieu adéquat ; il appliquait les idées de Newton à
la théorie de Huygens. Lorsqu'il s'agit de déplacement, il faut introduire une
nouvelle variable : le temps. Or les calculs tout théoriques de la doctrine
relativiste concorderaient aussi avec les résultats expérimentaux ; de plus
l'interprétation relativiste présenterait l'avantage d'être purement
cinématique et de n'exiger aucune hypothèse sur la constitution de l'éther.
Appliquée à l’étude de l'influence du déplacement de la terre par rapport à
l'éther supposé immobile, la doctrine einsteinienne a fait l'objet d'une
confrontation expérimentale basée sur les phénomènes interférentiels, à l'aide
du dispositif de Michelson et Morley. Les résultats furent négatifs. Est-ce
parce qu'il s'agit de grandeurs de l'ordre du cent millionième, non mesurables
expérimentalement, ou parce que la source lumineuse, le dispositif optique et
l'observateur sont entraînés dans le mouvement de la terre? Les partisans
d'Einstein le prétendent, mais ses adversaires ne le croient pas. A côté de la
lumière visible des sept couleurs de l'arc-en-ciel qui par leur superposition
donnent la lumière blanche et dont chacune répond à une longueur d'onde
différente, il existe des radiations obscures qui n'impressionnent pas du tout
la rétine. Les plus connues sont les rayons infrarouges, c'est-à-dire en deçà
du rouge dans le spectre solaire, et les l'avons ultraviolets c'est-à-dire
au-delà du violet. Les premiers ont une grande action calorique, mais une
action chimique négligeable ; les seconds, au contraire, provoquent de
multiples actions chimiques mais ne déterminent pas d'élévation thermométrique
sensible. Maxwell, dont les vues théoriques, furent confirmées par les
expériences d’Hertz, a fait rentrer la lumière dans la série des ondes
électromagnétiques. On sait que les ondes lumineuses vont d'une fréquence de
400 billions par seconde et d'une longueur d'onde de 0,75 micron, dans le
rouge, à une fréquence de 800 billions et à une longueur d'onde de 0,35 micron,
dans le violet. Elles constituent la partie perceptible par l'œil de la gomme
électromagnétique, qui se continue, d'un côté, par l'infrarouge et les ondes
hertziennes, pouvant atteindre des kilomètres d'amplitude, et, d'un autre côté,
par l'ultra-violet, suivi d'ondes de plus en plus courtes mais de plus en plus
rapides, puisque ces deux éléments sont toujours inversement proportionnels.
Les ondes des rayons X et Y sont les plus courtes que nous connaissions à
l'heure actuelle. Toutes les ondes électromagnétiques comportent d'ailleurs un
spectre, se réfractent et se dispersent ; comme la lumière, elles résultent de
sources vibrantes, les électrons, dont les effets sont comparables à ceux du
diapason dans le monde sonore. Par l'étude des séries de lignes qui suivent
au-delà de l'ultraviolet on arrive à connaître la structure de l'atome ;
optique, électromagnétisme, étude des rayons cathodiques et de la radioactivité
aboutissent, pris séparément, aux formules mathématiques de la thèse
ondulatoire. Descartes croyait à la propagation instantanée de la lumière ;
mais Rœmer en 1676 reconnut l'erreur à la suite d'observations sur les
satellites de Jupiter. Fizeau avec la méthode de la roue dentée. Foucault avec
celle du miroir tournant ont permis de préciser la vitesse de cette propagation
; elle est de 300.000 kilomètres par seconde environ, Ce problème a conduit
Einstein à transformer les anciennes conceptions de l'espace et du temps.
Vitesse limite, celle de la lumière ne pourrait être dépassée, ni même atteinte
par aucun corps matériel. D'après la relativité, la durée du battement d'une
horloge, animée d'une vitesse égale à celle de la lumière, serait infinie parce
qu'elle serait proportionnelle à cette vitesse. En fait, on constate que les
particules émises par les corps radioactifs n'atteignent jamais la vitesse de
la lumière bien qu'elles en approchent beaucoup. En astronomie, les distances
sont si énormes qu'on les calcule souvent en années-lumière : l'année-lumière
représentant la distance franchie par la lumière au cours d'une année. Ainsi,
Centaure, l'une des étoiles les plus proches, est à 4, 3 années-lumière ; la
plupart ont une distance au moins égale à 100 années-lumière ; il en est dont
les années-lumière se comptent par centaines ou par milliers. On a beaucoup
étudié ces derniers temps, l'action chimique des radiations ultraviolettes et
suivantes. Action variable avec les longueurs d'onde ; c'est ainsi que l'ozone,
généré de l'oxygène sous telle longueur d'onde, sera détruit sous telle autre.
Certaines radiations sont destructives de la matière vivante ; elles tuent
promptement champignons, microbes et spores, d'où l'action bienfaisante de la
lumière solaire. Les rayons ultraviolets peuvent déterminer des conjonctivites
très douloureuses et les rayons X ont causé trop de victimes pour qu'il soit
nécessaire d'insister. Phénomènes de fluorescence, de résonance optique et
d'ionisation dans certains gaz, sont actuellement l'objet de nombreuses
recherches. Grumbach a découvert récemment que ces radiations modifiaient la
tension superficielle des liquides fluorescents. A Luxeuil, grâce à M. Royet,
qui poursuit des expériences approfondies sur ce sujet, j'ai pu apprécier la
valeur de ce nouveau domaine ouvert aux physiciens. Ce dernier a montré que les
liquides les plus sensibles présentent une fluorescence marquée et que la
tension superficielle était d'autant plus modifiée que la longueur d'onde des
radiations employées était plus courte, ouvrant ainsi la voie à des recherches
nouvelles sur les rayons X. L'optique n'est certes pas la partie la moins
avancée de la physique ; mais beaucoup reste à faire, car la science ne prétend
pas nous donner, du premier coup, des vérités définitives ; plus modeste que le
dogme, parce que moins imaginaire, elle est heureuse dès qu'une découverte lui
permet d'abandonner de vieilles erreurs et d'avancer d'un pas dans la
connaissance de l'univers. –
L. B.
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