Imprimer l'article Relativité restreinte et naissance de l'espace-temps
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lumière. Ainsi, à cette époque, on discutait déjà de deux modèles apparemment incompatibles dont on allait encore parler longtemps, puisque la question de leur validité ne fut définitivement tranchée qu'avec le modèle actuel, né au début du XXème siècle, sorte de compromis les traitant tous deux sur un même pied d'égalité. Le premier de ces modèles, était atomiste, la lumière étant considérée comme une collection de "petites billes" émises par les corps lumineux. Cette conception mécaniste étant fort compatible avec la dynamique newtonienne et son espace vide, Newton fut naturellement l'un de ses partisans. Il contribua d'ailleurs de manière très importante à son développement, puisqu'il produisit dès 1669 une théorie de la composition de la lumière blanche, et publia en 1675 son "Optique", une théorie de la lumière et des couleurs qu'il remania jusqu'à sa mort. Selon cette théorie, chaque couleur correspondait à des corpuscules se déplaçant à une vitesse différente. La vitesse finie de la lumière ayant été mise en évidence en 1676 grâce à l'observation des satellites de Jupiter par l'astronome danois Ole Christensen Römer, la théorie de Newton s'imposa d'autant plus facilement que sa dynamique avait impressionné. Cependant, le modèle corpusculaire allait être écarté pour une raison que Newton avait très bien pressentie : il ne parvenait pas à rendre compte de l'existence des interférences 1, phénomène qui sera décrit après la deuxième théorie sur la nature de la lumière, celle qui parvint à l'expliquer. Cliquez pour agrandir. Illustration des "anneaux de Newton", interférences lumineuses découvertes par Newton mais qu'il peina à expliquer malgré la sophistication de son modèle corpusculaire de la lumière. Voir par exemple "Lumière et matière : une étrange histoire" de R.P. Feynman pour plus de détails. Source Harvard Lect. Demonstration Services. Ce deuxième modèle, introduit en 1678 par le physicien et astronome hollandais Christiaan Huygens, décrivait la lumière comme une onde, oscillation partout présente, similaire à celles que l'on peut observer à la surface de l'eau. Or, selon les idées de l'époque, une onde ne pouvait se propager que comme vibration d'un support matériel. Huygens supposa donc qu'elle était supportée par un "éther luminifère", lequel n'avait a priori rien à voir avec l'éventuel "éther gravitationnel" auquel Newton avait bien voulu reconnaître, un peu à contre-cœur, une possible existence. Avec son modèle, Huygens fut à même d'expliquer quantitativement nombre de phénomènes face auxquels la théorie corpusculaire peinait parfois. Cependant, la réputation de Newton était telle que son modèle restait le plus communément admis. Et il fallut attendre le début du XVIIIème siècle, avec le médecin et physicien anglais Thomas Young puis le Français Augustin Fresnel, pour que la preuve soit faite que le modèle corpusculaire échouait là où la théorie ondulatoire fonctionnait à la perfection. Young fit en effet de nombreuses expériences d'interférométries, qui furent reprises par Fresnel, lequel travailla également sur la théorie de Huygens dont il montra qu'elle prédisait bien les interférences lumineuses. Afin d'essayer de comprendre comment ce modèle ondulatoire peut expliquer le phénomène des interférences, il convient de présenter deux grandes différences entre particules et ondes, différences qui sont importantes ici : z
z
sous certaines conditions (qui sont respectées dans les modèles considérant la lumière comme une onde), deux ondes peuvent se croiser puis continuer leurs chemins comme s'il ne s'était rien passé; une onde, qui peut être visualisée, en première approximation, comme le déplacement de va-et-vient vertical d'un "élément physique", peut prendre des valeurs positives comme négatives, alors qu'un "nombre de particules présentes en un endroit donné" ne peut être que positif, ou au pire nul.
Or, le phénomène d'interférences lumineuses correspond à la situation étrange où "lumière+lumière=obscurité", ce qui fait intervenir ces deux effets simultanément. Techniquement, on peut observer des interférences lorsque de la lumière émise par une
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27/05/2006