Chapitres
La lumière est une onde lumineuse constituée de photons, des particules subatomiques. Elle est essentielle à la vie (photosynthèse, vitamine D) et au fonctionnement de notre environnement.
☀️ Classification des sources de lumière
On distingue deux grandes catégories de sources selon leur capacité à produire de la lumière : les sources primaires et les sources secondaires (ou objets diffusants).
Sources primaires (producteurs de lumière)
Une source primaire est un corps qui produit et émet sa propre lumière. Elle est visible par elle-même, même isolée de tout autre éclairage.
- Naturelles : le soleil (seule source primaire de notre système solaire), les étoiles, le feu, la lave.
- Artificielles : les lampes électriques (incandescence, halogène, LED, etc.).
Sources secondaires ou objets diffusants
Une source secondaire est un corps qui ne produit pas de lumière, mais qui renvoie (diffuse) une partie de la lumière qu'il reçoit. Ces objets ne sont visibles que s'ils sont éclairés par une source primaire.
- Exemples : la lune, les planètes, les comètes, l'atmosphère, les nuages, les océans. Les photographes utilisent des écrans diffusants pour un éclairage sans ombre.
Exercice sur les sources de lumière
En observant la lune, un élève se demande pourquoi elle n'éclaire pas la terre comme le soleil. Aide-le à comprendre.
Tout d'abord en définissant ce qu'est une source de lumière, une source primaire et une source secondaire.
Puis en définissant ce qu'est une source naturelle puis une source artificielle.
Je définis une source de lumière
Ce champ est requis.
Une source de lumière est un corps qui émet la lumière.
Exemple : le soleil, la lune, le feu, la lampe électrique
Je définis une source primaire
Ce champ est requis.
Une source primaire de lumière est un corps qui produit la lumière qu'il émet.
Exemple : la lampe électrique, le soleil, le feu
Je définis une source secondaire
Ce champ est requis.
Une source secondaire de lumière est un corps qui émet dans tous les sens une partie de la lumière qu'elle reçoit.
Exemple : la lune, le miroir
Je définis une source naturelle de lumière
Ce champ est requis.
Une source naturelle de lumière est une source de lumière qui existe d'elle-même (que l'homme n'a pas fabriquée)
Exemple : le soleil, les étoiles, la lune
Je définis une source artificielle
Ce champ est requis.
Une source artificielle de lumière est une source de lumière fabriquée par l'homme.
Exemple : écran de TV, la lampe électrique
Remarque :
- des sources incandescentes (lampe électrique….)
- des sources luminescentes (néon, écran de TV….)
Pourquoi la Lune n'éclaire pas la terre comme le soleil ?
Ce champ est requis.
Le Soleil est une source primaire et pas la Lune.
En effet, le soleil éclaire plus la terre car il est une source primaire de lumière (elle produit sa propre lumière). La lune reçoit une partie de cette lumière et la diffuse sur la terre.
🔭 Sources de lumière naturelles en détail
Le soleil : le cœur du système solaire
Le soleil est notre étoile, une boule de gaz très chauds (75 % d'hydrogène, 25 % d'hélium) d'un diamètre de 1 392 000 km. Sa lumière est produite par des explosions nucléaires permanentes en son cœur, où la température atteint environ 14 millions de degrés Celsius. Le soleil est la seule source primaire du système solaire. Il est estimé qu'il produira encore lumière et chaleur pendant 5 à 7 milliards d'années.
La lune : l'éclairement réfléchi
La lune (rayon de 1737 km), unique satellite naturel de la terre, est une source secondaire. Sa lumière n'est autre que la lumière solaire réfléchie vers la terre. C'est pourquoi elle est le deuxième point le plus brillant après le soleil, et pourquoi nous observons ses "quarts" changeants lors de sa révolution de 29 jours autour de la terre (se situant entre 356 400 km et 406 700 km de la terre).
💡 Panorama des sources de lumière artificielles
Les lampes artificielles sont multiples et nous éclairent (plafonnier, lampe torche) ou nous signalent (feux tricolores). Leur fonctionnement repose sur différents principes physiques.
| Type d'Ampoule | Principe de Fonctionnement | Avantages | Inconvénients |
|---|---|---|---|
| Incandescence Classique | Filament de tungstène chauffé jusqu'à l'incandescence (effet Joule). | Faible coût à l'achat, lumière chaude. | Faible durée de vie, forte consommation d'énergie (chaleur) |
| Halogène | Filament et gaz halogéné permettant la régénération du filament. | Durée de vie supérieure à l'incandescence, allumage instantané. | Coût plus élevé, fragilité aux chocs, consommation encore élevée. |
| Fluorescente (Tube, LFC) | Gaz (mercure) ionisé émettant des UV, convertis en lumière visible. | Rendement élevé, longue durée de vie. | Contient du mercure (toxique), temps de chauffe, spectre parfois désagréable. |
| LED | Émission de lumière par des diodes électroluminescentes. | Très faible consommation, très longue durée de vie, allumage instantané. | Coût d'achat plus élevé, sensibilité à la chaleur (nécessite dissipateur). |
| Néon | Gaz néon ionisé par décharge électrique. | Formes variées possibles, couleur distinctive (enseignes). | Usage spécifique, moins courant pour l'éclairage général. |
Les lampes à incandescence classiques
Elles fournissent de la lumière par l'échauffement d'un filament (souvent en tungstène) jusqu'à ce qu'il devienne incandescent. Cette mise en température est due à l'effet joule (dégagement de chaleur par le passage du courant électrique dans une résistance).
Le filament se fragilise et se vaporise.
Cette matière vaporisée se dépose sur le verre de l'ampoule (phénomène appelé ternissement).
Ce processus mène inévitablement à la rupture du filament.
Les lampes halogènes
Variante de l'incandescence, elles contiennent un gaz halogéné (brome, iode) à basse pression. Ce gaz permet de régénérer le filament en sublimant les vapeurs de tungstène et en les ramenant sur celui-ci. Cela allonge leur durée de vie, notamment en automobile ou en éclairage public. Elles sont plus chères, mais s'allument instantanément et facilitent la gestion des déchets (pas d'élément toxique).
Les lampes à décharge (fluorescents et néon)
- Tubes fluorescents : un courant ionise le mercure gazeux à l'intérieur du tube, émettant de la lumière ultraviolette (invisible). Une poudre fluorescente sur la paroi du tube convertit ensuite cette uv en lumière blanche. Leur rendement est élevé.
- Lampes fluo-compactes (LFC) : ce sont des tubes fluorescents adaptés (réduits et enroulés autour d'un culot contenant un ballast électronique) pour un usage domestique. Elles contiennent du mercure, un métal toxique et écotoxique, ce qui les rend dangereuses pour l'environnement en cas de mauvaise gestion des déchets. Elles nécessitent aussi un temps de chauffe pour atteindre leur puissance maximale.
- Lampes au néon : inventées en 1910, elles utilisent le néon gazeux au sein de l'ampoule. Elles sont principalement utilisées pour les enseignes lumineuses (on peut leur donner différentes formes).
La lampe à diode électroluminescente (LED)
La DEL ou LED (light-emitting diode) est la technologie de dernière génération qui remplace les autres types de lampes. Elle fonctionne grâce à des diodes électroluminescentes.
- Avantages majeurs : très longue durée de vie (dizaines de milliers d'heures), très faible consommation d'énergie, faible production de chaleur, pleine puissance lumineuse instantanée (idéal pour la signalisation). Elles peuvent aussi produire de nombreuses couleurs par addition.
- Inconvénients : elles sont sensibles à la chaleur (doivent être accompagnées d'un dissipateur thermique) et leur prix d'achat reste plus élevé que les autres ampoules.
🌈 Types de lumière : monochromatique et polychromatique
Lumière monochromatique
C'est une lumière caractérisée par une seule fréquence (ou longueur d'onde), correspondant à une couleur unique. Le faisceau d'un laser est l'exemple le plus pur d'une source monochromatique.
Lumière polychromatique
Elle est composée de la superposition d'une infinité d'ondes monochromatiques (plusieurs couleurs). La lumière blanche (comme celle du soleil) est polychromatique. Elle peut être décomposée en son spectre de couleurs (rouge, orange, jaune, vert, bleu, indigo, violet) par un phénomène de dispersion, comme lors de la formation d'un arc-en-ciel par les gouttes de pluie.
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Salut,
Exposé sur les sources de lumière
Bonjour, nos professeurs particuliers seront ravis de vous accompagner pour une aide personnalisée! N’hésitez pas à les contacter directement via Superprof. Bonne journée !
Merci beaucoup ça m’a beaucoup édifier et permis de préparer le cours sur l’éclairage
J’ai beaucoup apprécié le cours elle m’a été d’une grande aide . Je vous remercie