HYPOTHESE DE LA NATURE ONDULATOIRE DES PHENOMENES LUMINEUX

HypothÈse de la nature ondulatoire des phénomÈnes lumineux

L'étude expérimentale de la lumiÈre a mis en évidence une série de phénomÈnes, parmi lesquels l'interférence, la diffraction et la polarisation, dont le comportement de lumiÈre vient en contradiction avec les lois de l'optique géométrique. Des phénomÈnes similaires peuvent Être rencontrés au cours de la propagation des ondes mécaniques. Cette similarité a été interprétée comme une indication sur la nature de la lumiÈre, montrant que la lumiÈre pourrait Être un phénomÈne ondulatoire, mais non-mécanique.

Un grand progrÈs a été réalisé avec la formulation des équations de Maxwell et la découverte des ondes électromagnétiques. La vitesse de propagation des ondes électromagnétiques dans le vide a exactement la mÊme valeur que la vitesse de la lumiÈre dans le vide, ce qui a permis de formuler l'hypothÈse de la nature ondulatoire électromagnétique de la lumiÈre. Cette hypothÈse a été extrÊmement utile pour expliquer l'interférence, la diffraction et la polarisation, offrant en mÊme temps des possibilités supplémentaires liées à la compréhension des phénomÈnes d'émission ou d'absorption de la lumiÈre (phénomÈnes qui impliquent les charges électriques composantes des atomes).

Selon l'hypothÈse concernant la nature électromagnétique des phénomÈnes lumineux et les résultats expérimentaux, on peut tirer la conclusion que l'effet exercé par la lumiÈre sur l'œil ou sur les appareils de mesure est dÛ en principal à la composante électrique de l'onde électromagnétique. Par cette raison, le vecteur l'intensité du champ électrique de l'onde électromagnétique a reçu le nom de vecteur lumineux.

On peut décrire une onde lumineuse par l'équation

oÙ: 

E est l'amplitude du vecteur lumineux

T est la période de l'onde lumineuse

l est la longuer d'onde de la lumiÈre, avec l = cT

c est la vitesse de phase de l'onde lumineuse

x est la distance jusqu'à la source de lumiÈre

t est l'instant de temps

Dans un point fixé de l'espace, il a lieu une oscillation d'équation

Les mesurages montrent que la période d'oscillation des ondes lumineuses a de valeurs extrÊmement petites: T 10^-16s. Par cette raison, aucun instrument de mesure ne peut pas saisir la variation du champ électrique, mais seulement son effet moyen. Il résulte que responsable pour la 'puissance' de la lumiÈre est la densité moyenne d'énergie du champ électromagnétique

On sait que la densité d'énergie du champ électromagnétique dépend de l'intensité du champ d'aprÈs la relation

Il résulte

ou

c'est-à-dire la densité moyenne d'énergie du champ lumineux est proportionnelle au carré de l'amplitude du vecteur lumineux.

L'œil est un instrument de mesure subjectif, la sensation de 'puissance lumineuse' étant proportionnelle à la densité moyenne d'énergie, mais dépendant en grande mesure de la longueur d'onde - ou de la 'couleur' - de la lumiÈre. C'est la raison pourquoi dans la photométrie on utilise la notion d'intensité de la lumiÈre

donc l'intensité de la lumiÈre est proportionnelle avec le carré de l'amplitude du vecteur lumineux