La lumière est un rayonnement électromagnétique, au même titre que les ondes radio, les rayons X ou encore les infrarouges. Ces rayonnements se distinguent par leurs longueurs d'ondes, qui varient de façon continue : celles des ondes radio se chiffrent en kilomètres, celles des rayons X en millièmes de millimètre. L'oeil humain n'est sensible qu'à une partie du rayonnementélectromagnétique, celle dont les longueurs d'onde sont comprises entre 0,4 et 0,7 millième de millimètre : c'est ce qu'on appelle la lumière. La vitesse de la lumière est 300 000 km/s. Aucun objet ne peut la dépasser.
Le spectre de la lumière blanche :
La lumière blanche est un mélange de tous les rayonnements de longueurs d'ondes visibles. Si l'on fait passer de la lumière blanche, comme celle du soleil, à travers un prisme de verre, ce prisme sépare les longueurs d'onde qui composent cette lumière et les déploie de la plus courte à la plus longue ; elles forment ainsi une suite de couleurs qui s'échelonnent entre le violet et le rouge. C'est ce qu'on appelle le spectre.
La nature de la lumière et l'effet photoélectrique :
La découverte de l'effet photoélectrique par le physicien Hertz et son explication par Einstein en 1905, a permis de préciser la nature de la lumière. Puisque une plaque de métal éclairée par un faisceau lumineux peut émettre des électrons, la lumière n'est pas seulement une onde électromagnétique. Einstein expliqua ce phénomène en démontrant que la lumière est formée de grains infimes d'énergie, de photons. L'effet photoélectrique est essentiel pour la fabrication de cellules photoélectriques, qui permettent d'obtenir des clichés de grande qualité dans des conditions de lumière réduite.
La lumière des atomes :
Elle prend naissance au sein des atomes, qui expulsent les photons. Dans un atome, les électrons tournent autour du noyau sur des orbites plus ou moins éloignées. Un électron peut sauter sur une nouvelle orbite plus proche du noyau ; mais dans ce cas, il perd de l'énergie : celle-ci s'échappe sous la forme d'un photon.
Le rayonnement laser :
La lumière ordinaire, comme celle d'une ampoule électrique, est dite "incohérente" : le filament incandescent donne des rayonnements lumineux dont les photons n'ont pas été émis au même instant ; de plus ils n'ont généralement pas la même mongueur d'onde.
Au contraire, la lumière laser est composée de rayonnements cohérents, c'est-à-dire dont les photons ont été émissimultanément, et possède une longueur d'onde précise. Les rayons de la lumière laser peuvent donc aller plus loin sans se disperser, comme le fait la lumière ordinaire.
L'absorption de la lumière :
Un corps opaque arrête un rayon lumineux en réfléchissant une partie de la lumière et en absorbant une autre partie ; un corps noir l'absorbe en totalité. Les photons du rayon lumineux disparaissenten cédant toute leur énergie aux électrons ; en absorbant l'énergie d'un photon, un électron quitte son orbite autour du noyau atomique et se place sur une autre plus éloignée.