idée. Il imagine diverses expériences destinées à mettre en évidence l’influence de la
lumière sur l’œil. En effet, comment une lumière intense, celle du soleil par exemple,
issue de l’œil de l’observateur, peut-elle le blesser et l’aveugler ? De la même façon, comment expliquer que la finesse des détails d’un objet ne soit observable que lorsque les
conditions d’éclairement sont bien maîtrisées ? Enfin, ce n’est pas parce que l’on ferme
les yeux que l’image du ciel à travers une fenêtre disparaît. Toutes ces observations sont
la preuve évidente que la lumière a une identité propre et que nous ne faisons que la
subir à travers notre vision. Ahlazen a proposé de nombreuses expériences, faisant ainsi
preuve d’une créativité tout à fait exceptionnelle.
Jusqu’au XIII e siècle, aucune idée nouvelle n’est apparue ; pourtant, certaines observations, comme le phénomène de l’arc-en-ciel ou la décomposition de la lumière par un
prisme de verre, suggèrent bien l’existence d’une double nature de la lumière, ondulatoire et corpusculaire.
Au XVII e siècle, les scientifiques se sont largement querellés à ce sujet sans qu’un réel
accord puisse être trouvé. Galilée, après avoir construit un des premiers microscopes,
s’émerveille de l’observation des planètes. Selon lui, la lumière est composée de grains
rebondissant sur une surface réfléchissante. Au contraire, s’appuyant sur les phénomènes de réflexion, Descartes et Newton sont de fervents défenseurs de la nature corpusculaire de la lumière. Parallèlement, Fermat établit que la lumière se propage selon
un principe de moindre temps, plus vite dans le vide que dans les autres milieux. Il lutte
ainsi contre les idées de Descartes, selon lesquelles la lumière va plus vite dans la matière
que dans le vide. En 1685, les premières expériences de diffraction faites par Grimaldi,
faisant passer la lumière à travers un fil ou un cheveu, démontrent le caractère ondulatoire de la lumière. En effet, un fil placé sur le trajet d’un faisceau lumineux produit une
figure de diffraction composée de structures complexes qui font penser au comportement des rides provoquées à la surface de l’eau par un caillou.
En 1821, Augustin Fresnel définit la lumière comme une onde, c’est-à-dire comme une
perturbation voyageant ou se propageant sans déplacement de matière. C’est un phénomène bien connu de tous les enfants habitués à faire des ricochets dans l’eau : les rides
provoquées par un caillou à la surface de l’eau se propagent circulairement autour d’un
point d’impact sans produire de transport d’eau. On parle dans ce cas d’ondes mécaniques ; celles-ci existent dans des milieux dont les propriétés élastiques leur permettent
de revenir à leur état d’équilibre. Au XIX e siècle, Faraday, puis Maxwell, montrent que la
lumière est une onde électromagnétique. Il semble alors exclu d’attribuer une nature
autre qu’ondulatoire à la lumière.
Pourtant, en 1887, Hertz découvre l’effet photoélectrique : si l’on envoie sur un matériau métallique un faisceau dont la longueur d’onde est supérieure à un certain seuil, on
lui arrache des électrons. La valeur du seuil est directement reliée à la nature même du
métal. Aucune interprétation de l’effet photoélectrique n’était possible avec une théorie
ondulatoire. De même, un morceau de métal chauffé à très haute température
(1 500 °C) émet un rayonnement, appelé rayonnement du corps noir, qui ne dépend pas
de la nature du corps, mais uniquement de sa température.
En 1905, Albert Einstein publie un article révolutionnaire qui lui vaut le prix Nobel, dans
lequel il interprète ces deux expériences. Il prouve ainsi la nature corpusculaire de la
lumière et montre que, si elle est composée de photons de même fréquence ν qui se
déplacent à la vitesse de la lumière, ils ont tous la même énergie.
Enfin, l’avancée du XX e siècle, avec le développement de la dualité onde-corpuscule dû à
de Broglie, à Heisenberg et à Dirac, met un point final à cette querelle : la lumière a
Optique
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lumière sur l’œil. En effet, comment une lumière intense, celle du soleil par exemple,
issue de l’œil de l’observateur, peut-elle le blesser et l’aveugler ? De la même façon, comment expliquer que la finesse des détails d’un objet ne soit observable que lorsque les
conditions d’éclairement sont bien maîtrisées ? Enfin, ce n’est pas parce que l’on ferme
les yeux que l’image du ciel à travers une fenêtre disparaît. Toutes ces observations sont
la preuve évidente que la lumière a une identité propre et que nous ne faisons que la
subir à travers notre vision. Ahlazen a proposé de nombreuses expériences, faisant ainsi
preuve d’une créativité tout à fait exceptionnelle.
Jusqu’au XIII e siècle, aucune idée nouvelle n’est apparue ; pourtant, certaines observations, comme le phénomène de l’arc-en-ciel ou la décomposition de la lumière par un
prisme de verre, suggèrent bien l’existence d’une double nature de la lumière, ondulatoire et corpusculaire.
Au XVII e siècle, les scientifiques se sont largement querellés à ce sujet sans qu’un réel
accord puisse être trouvé. Galilée, après avoir construit un des premiers microscopes,
s’émerveille de l’observation des planètes. Selon lui, la lumière est composée de grains
rebondissant sur une surface réfléchissante. Au contraire, s’appuyant sur les phénomènes de réflexion, Descartes et Newton sont de fervents défenseurs de la nature corpusculaire de la lumière. Parallèlement, Fermat établit que la lumière se propage selon
un principe de moindre temps, plus vite dans le vide que dans les autres milieux. Il lutte
ainsi contre les idées de Descartes, selon lesquelles la lumière va plus vite dans la matière
que dans le vide. En 1685, les premières expériences de diffraction faites par Grimaldi,
faisant passer la lumière à travers un fil ou un cheveu, démontrent le caractère ondulatoire de la lumière. En effet, un fil placé sur le trajet d’un faisceau lumineux produit une
figure de diffraction composée de structures complexes qui font penser au comportement des rides provoquées à la surface de l’eau par un caillou.
En 1821, Augustin Fresnel définit la lumière comme une onde, c’est-à-dire comme une
perturbation voyageant ou se propageant sans déplacement de matière. C’est un phénomène bien connu de tous les enfants habitués à faire des ricochets dans l’eau : les rides
provoquées par un caillou à la surface de l’eau se propagent circulairement autour d’un
point d’impact sans produire de transport d’eau. On parle dans ce cas d’ondes mécaniques ; celles-ci existent dans des milieux dont les propriétés élastiques leur permettent
de revenir à leur état d’équilibre. Au XIX e siècle, Faraday, puis Maxwell, montrent que la
lumière est une onde électromagnétique. Il semble alors exclu d’attribuer une nature
autre qu’ondulatoire à la lumière.
Pourtant, en 1887, Hertz découvre l’effet photoélectrique : si l’on envoie sur un matériau métallique un faisceau dont la longueur d’onde est supérieure à un certain seuil, on
lui arrache des électrons. La valeur du seuil est directement reliée à la nature même du
métal. Aucune interprétation de l’effet photoélectrique n’était possible avec une théorie
ondulatoire. De même, un morceau de métal chauffé à très haute température
(1 500 °C) émet un rayonnement, appelé rayonnement du corps noir, qui ne dépend pas
de la nature du corps, mais uniquement de sa température.
En 1905, Albert Einstein publie un article révolutionnaire qui lui vaut le prix Nobel, dans
lequel il interprète ces deux expériences. Il prouve ainsi la nature corpusculaire de la
lumière et montre que, si elle est composée de photons de même fréquence ν qui se
déplacent à la vitesse de la lumière, ils ont tous la même énergie.
Enfin, l’avancée du XX e siècle, avec le développement de la dualité onde-corpuscule dû à
de Broglie, à Heisenberg et à Dirac, met un point final à cette querelle : la lumière a
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