"'O
0
c
:J
0
lil
. ..:
.-t
::<)
0
~
c:
N
"'
~
@
~
0)
.......
~~
..c
O'l
2
·;::::
"' "'
>c:
a.
0
0
c:
c:
u
. ~
'i3
"'
~
e c.
e
~
"'
~
-ci
0
c:
"'
0
@
LUMIÈRE CLASSIQUE
ET CHANGEMENT , ,
DE REFERENTIEL ,
GALILEEN
La lumière joue un rôle essentiel en relativité. Il convient donc d'abord d'en rappeler les propriétés classiques essentielles. Les rappels de ce chapitre serviront aussi
d'introduction à l'étude de ses propriétés quantiques, que nous aborderons dans le
chapitre 10.
La longue élaboration des concepts physiques relatifs à
la lumière
La vision constitue le principal moyen de contact entre l'homme et le milieu
qui l'entoure, mais les phénomènes lumineux courants, comme la formation des
images dans la vision ou l'arc-en -ciel, sont en fait extrêmement complexes. Ainsi,
il a fallu beaucoup de temps pour dégager des idées simples sur la lumière et des
concepts qui soient susceptibles de modélisation. La notion de rayon lumineux
s'est dégagée dès I' Antiquité dans les mondes grec (Euclide) et chinois (Mozi),
ainsi que les lois de la réflexion de ces rayons sur les miroirs. La compréhension de la vision a posé beaucoup de problèmes, et a fait l'objet de nombreuses
supputations. L'opinion dominante, sous l'influence de Pythagore et Euclide, a
longtemps été que le rayon visuel se propageait de l'œil vers les objets regardés (qui subsiste encore dans les expressions comme « jeter un coup d' oeil» ou
« porter son regard sur»). Il a fallu attendre Al Hazen et l'an mille pour que soit
admise l'idée que les rayons sont émis des objets lumineux vers l'œil et forment
une image à l'intérieur de celui -ci. Pour Al Hazen, la lumière était comme un
«corps au bout d'une flèche».
Les propriétés grossissantes des lentilles ont été découvertes au Moyen-Age, ce
qui a permis à des artisans ingénieux d'é laborer empiriquement les premiers
instruments d'optique : lunettes de vue, puis au xv1e siècle lunettes d'approche,
ou télescopes . Ces dernières ont été améliorées et utilisées par Galilée et enfin
modélisées par Kepler. Au XVW siècle, avec la découverte par Snell, puis Descartes, des lois exactes de la réfraction, se met en place ce qu'on appelle maintenant loptique géométrique, qui permet de comprendre des phénomènes comme
l'arc-en-ciel et d'élaborer des instruments d'optique toujours plus perfectionnés .
D'autres phénomènes lumineux sont découverts : les interférences, la diffraction
et la double réfraction.
Si les phénomènes lumineux sont de mieux en mieux étudiés et caractérisés, la
question de la nature de la lumière reste ouverte et fait l'objet de nombreuses
spéculations. Huygens, puis au XVIII e siècle Euler, la tiennent pour l'ébranlement
13
0
c
:J
0
lil
. ..:
.-t
::<)
0
~
c:
N
"'
~
@
~
0)
.......
~~
..c
O'l
2
·;::::
"' "'
>c:
a.
0
0
c:
c:
u
. ~
'i3
"'
~
e c.
e
~
"'
~
-ci
0
c:
"'
0
@
LUMIÈRE CLASSIQUE
ET CHANGEMENT , ,
DE REFERENTIEL ,
GALILEEN
La lumière joue un rôle essentiel en relativité. Il convient donc d'abord d'en rappeler les propriétés classiques essentielles. Les rappels de ce chapitre serviront aussi
d'introduction à l'étude de ses propriétés quantiques, que nous aborderons dans le
chapitre 10.
La longue élaboration des concepts physiques relatifs à
la lumière
La vision constitue le principal moyen de contact entre l'homme et le milieu
qui l'entoure, mais les phénomènes lumineux courants, comme la formation des
images dans la vision ou l'arc-en -ciel, sont en fait extrêmement complexes. Ainsi,
il a fallu beaucoup de temps pour dégager des idées simples sur la lumière et des
concepts qui soient susceptibles de modélisation. La notion de rayon lumineux
s'est dégagée dès I' Antiquité dans les mondes grec (Euclide) et chinois (Mozi),
ainsi que les lois de la réflexion de ces rayons sur les miroirs. La compréhension de la vision a posé beaucoup de problèmes, et a fait l'objet de nombreuses
supputations. L'opinion dominante, sous l'influence de Pythagore et Euclide, a
longtemps été que le rayon visuel se propageait de l'œil vers les objets regardés (qui subsiste encore dans les expressions comme « jeter un coup d' oeil» ou
« porter son regard sur»). Il a fallu attendre Al Hazen et l'an mille pour que soit
admise l'idée que les rayons sont émis des objets lumineux vers l'œil et forment
une image à l'intérieur de celui -ci. Pour Al Hazen, la lumière était comme un
«corps au bout d'une flèche».
Les propriétés grossissantes des lentilles ont été découvertes au Moyen-Age, ce
qui a permis à des artisans ingénieux d'é laborer empiriquement les premiers
instruments d'optique : lunettes de vue, puis au xv1e siècle lunettes d'approche,
ou télescopes . Ces dernières ont été améliorées et utilisées par Galilée et enfin
modélisées par Kepler. Au XVW siècle, avec la découverte par Snell, puis Descartes, des lois exactes de la réfraction, se met en place ce qu'on appelle maintenant loptique géométrique, qui permet de comprendre des phénomènes comme
l'arc-en-ciel et d'élaborer des instruments d'optique toujours plus perfectionnés .
D'autres phénomènes lumineux sont découverts : les interférences, la diffraction
et la double réfraction.
Si les phénomènes lumineux sont de mieux en mieux étudiés et caractérisés, la
question de la nature de la lumière reste ouverte et fait l'objet de nombreuses
spéculations. Huygens, puis au XVIII e siècle Euler, la tiennent pour l'ébranlement
13