La lumière est une forme d'énergie composée de photons. Les photons sont la plus petite unité de lumière visible. Savez-vous que la lumière est la chose la plus rapide de l'univers ? Comme la lumière est constituée de particules sans masse appelées photons, cela lui permet d'être la chose la plus rapide de l'univers. La lumière voyage dans le vide à 300 000 km par seconde. La lumière est unique car elle existe sous deux formes très différentes en même temps. Une forme est constituée de minuscules particules appelées photons. L'autre forme est celle des vagues. La façon la plus simple de penser à la lumière est sous forme d'ondes.
La lumière se déplacera en ligne complètement droite jusqu'à ce qu'elle frappe un objet qui la pliera ou la reflétera. Cette propriété de la lumière se déplaçant en ligne droite est appelée propagation rectiligne de la lumière.
Avez-vous déjà remarqué le faisceau de lumière qui pénètre dans votre chambre noire par un petit trou ? Oui, vous verrez le faisceau de lumière voyager en ligne droite.
Faisons quelques expériences de base pour prouver que la lumière se déplace en ligne droite.
Expérience 1 :
Objets nécessaires : Bougie, allumette, petit tuyau droit creux et petit tuyau creux coudé.
Allumez la bougie et regardez la flamme de la bougie à travers le tuyau droit. Ici, la chandelle est visible.
Maintenant, essayons de regarder la flamme à travers le tuyau coudé. La flamme ne nous sera plus visible.
Observation : La flamme n'est pas visible à travers le tuyau incurvé. Cette expérience prouve que la lumière se déplace en ligne droite et se bloque si elle rencontre un obstacle sur son chemin.
Expérience 2 :
Objets nécessaires : Trois paravents identiques et une bougie.
Percez des trous au milieu de ces trois écrans et montez-les sur une table l'un derrière l'autre comme indiqué sur le schéma ci-dessous. Gardez la bougie d'un côté de ces écrans et regardez à travers l'autre côté des trois écrans.
1. Essayez de regarder la flamme de la bougie. Ajustez les trous de l'écran et la bougie afin que vous puissiez voir la flamme passer à travers ces écrans.
2. Maintenant, faites glisser l'un des écrans sur le côté et essayez de voir la flamme de la bougie. Il ne sera pas visible.
Observation : Lorsque les trois trous et la flamme sont dans le même alignement, alors la flamme nous est visible. Dès que l'un des écrans rompt l'alignement, la flamme n'est plus visible. Ceci n'est possible que lorsque la lumière voyage en ligne droite et non en zigzag.
1. Formation d'ombre : Chaque fois que la lumière est obstruée par une substance opaque, une ombre se forme. Il a la même forme que l'objet bien qu'il puisse être d'une taille différente.
2. Formation de l'éclipse : Une autre conséquence du déplacement de la lumière en ligne droite est l'existence des éclipses solaire et lunaire. Voyez-vous pourquoi la Terre, la Lune et le Soleil doivent être en ligne droite pour provoquer une éclipse solaire ? La lumière du Soleil ne peut pas tourner autour de la Lune. Si la lumière du soleil ne peut pas atteindre vos yeux, alors vous ne pouvez pas voir le Soleil.
3. Formation du jour et de la nuit : Si les rayons solaires ne suivaient pas une trajectoire rectiligne, la lumière se serait courbée autour de la terre et il y aurait eu du soleil pendant la nuit.
4. Caméra sténopé : La caméra sténopé est basée sur la propagation rectiligne de la lumière. Voyons comment cela fonctionne. Un sténopé est un appareil simple qui se compose d'une petite boîte peinte en noir à l'intérieur et qui a un petit trou de la taille d'une épingle à une extrémité. À l'autre extrémité, il y a un écran de papier calque ou de verre dépoli pour la visualisation. Si vous tournez le côté avec le trou vers un arbre éloigné ou une bougie peut-être et que vous regardez ensuite l'écran à l'extrémité opposée, vous remarquerez une image. L'image peut être floue selon la distance ou la proximité de l'objet. Mais ce qui est intéressant avec l'image, c'est qu'elle est à l'envers, ou comme on dit en physique, l'image est inversée. Cette inversion est la preuve que la lumière voyage en ligne droite.
La lumière part du sommet de l'arbre (point A) et tombe sur le point X de l'écran. Les rayons du bas de l'arbre (point B) tombent sur Y. Ainsi XY est l'image inversée diminuée de l'arbre sur l'écran. Si l'écran est remplacé par un film photographique, une photographie de l'arbre peut être prise.
Comment modifier le trajet de la lumière ?
Voici les raisons pour lesquelles la lumière s'écarte de sa trajectoire rectiligne :
(i) Il frappe la surface et rebondit. C'est ce qu'on appelle la réflexion.
(ii) Elle passe d'un milieu transparent à un autre et change de direction, par exemple lorsque la lumière passe de l'air dans l'eau, elle change de vitesse, ce qui fait courber la lumière. C'est ce qu'on appelle la réfraction.
(iii) La lumière pénètre dans un objet mais ne le traverse pas. Les surfaces noires absorbent presque toute la lumière. C'est ce qu'on appelle l'absorption.
