LUMIERE n. f. (du latin lumen, rad. lux, même sens, ou bas latin luminaria)
Agent qui produit chez les animaux pourvus d'yeux, la sensation de la vision ; cause de la visibilité et de la coloration des corps. Eclat particulier des corps incandescents qui permet de distinguer les objets placés dans leur rayonnement ; la lumière des astres, de l'électricité, etc. Flambeau, jour (expression métaphorique qui prend ici la cause pour l'effet). Désigne aussi, poétiquement, la vie : « Pourquoi, s'écrie Châteaubriand, la lumière a-t-elle été donnée à un misérable, et la vie à ceux qui sont dans l'amertume du cœur? »
Au figuré, il caractérise l'éclat physique ou moral, et surtout : intelligence, clarté, savoir, connaissance, et, en général, tout ce qui éclaire ou dirige l'esprit. « On distingue les lumières naturelles et les lumières acquises ». Il n'y a que deux choses dit Bastiat, qui puissent sauver la société : « la justice et la lumière ». L'ignorance est le milieu familier de la servitude. Eclairer les esprits, c'est surtout en préparer la conscience, en rythmer intelligemment les élans... Aux ténèbres de la foi, qui paralysent l'essor de l'homme, le maintiennent dans la peur et l'obéissance doivent succéder les lumières de la raison, qui l'émancipent et agrandissent son domaine.
On dira, pour marquer que sa personnalité a brillé sur son temps par quelque qualité rare, par son éloquence, par ses connaissances ou son génie, qu'un écrivain, un savant fut une lumière du siècle, un avocat, une lumière du barreau, etc. Pour caractériser leur aisance, leur beauté, leur compréhension spontanée, on qualifie de lumineux tel esprit, idée, pensée ou discours...
LUMIERE n. f. (bas latin luminaria)
Newton admit que les corps lumineux émettaient des particules matérielles, animées d'une grande vitesse, dont le choc sur la rétine produisait l'impression visuelle ; et il tenta d'expliquer tous les phénomènes optiques par le mouvement de ces particules, que l'on supposait pointues par un bout, arrondies à l'autre et douées d'un mouvement de rotation sur elles-mêmes. Quand elles rencontraient un obstacle par leur partie arrondie, il y avait retour en arrière ou réflexion ; si la rencontre avait lieu par la pointe, il y avait pénétration et réfraction ; ce dernier phénomène s'expliquait par une différence de vitesse dans les divers milieux. Les expériences de Foucault démentirent la théorie de l'émission ; Young mit en relief les analogies qui existaient entre le son et la lumière, analogies confirmées ensuite par les travaux de Fresnel. Aussi croit-on présentement que la lumière résulte du mouvement vibratoire d'un milieu infiniment élastique et répandu partout, l'éther : c'est la théorie des ondulations. Un écueil a surgi depuis qu'Einstein a développé sa doctrine de la relativité. Selon ce dernier, et contrairement aux conclusions des adeptes, à la fois, de Newton et de Fresnel, la lumière ne se propage pas en ligne droite. Sur ce point trois faits expérimentaux confirmeraient la doctrine du grand théoricien : le déplacement du périhélie de Mercure, la déviation de la lumière des étoiles par le Soleil et le déplacement des raies solaires vers le rouge. L'anomalie constatée dans le mouvement de Mercure s'explique, dans la thèse classique, en donnant au Soleil une forme très peu différente d'une sphère ; dans la thèse d'Einstein le déplacement de 43" par siècle, dans le sens voulu, est normal et n'exige aucune explication complémentaire. Selon Einstein, il y aurait déviation du rayon lumineux qui passe au voisinage d’un corps de grande masse ; déviation qui l'incurverait, tel la trajectoire d'un projectile lancé au voisinage de la terre. Une expérience tentée lors d'une éclipse totale du Soleil aurait donné des résultats presque d'accord avec la théorie einsteinienne. Enfin les mesures effectuées auraient vérifié dans l'ensemble le déplacement des raies spectrales solaires vers le rouge, par rapport aux raies produites sur la terre, comme le veut la même théorie.
D'autre part l'éther, agent de transmission des ondes lumineuses, subit-il un entraînement comme il arrive dans le milieu propagateur des ondes sonores? D'après Fizeau l'éther éprouverait un entrainement total ; d'après Fresnel un entrainement partiel seulement. Et, contrairement à Newton qui supposait implicitement des actions instantanées, ce dernier physicien tenait compte de la durée de transmission des ondulations qui se propagent de proche en proche dans un milieu adéquat ; il appliquait les idées de Newton à la théorie de Huygens. Lorsqu'il s'agit de déplacement, il faut introduire une nouvelle variable : le temps. Or les calculs tout théoriques de la doctrine relativiste concorderaient aussi avec les résultats expérimentaux ; de plus l'interprétation relativiste présenterait l'avantage d'être purement cinématique et de n'exiger aucune hypothèse sur la constitution de l'éther. Appliquée à l’étude de l'influence du déplacement de la terre par rapport à l'éther supposé immobile, la doctrine einsteinienne a fait l'objet d'une confrontation expérimentale basée sur les phénomènes interférentiels, à l'aide du dispositif de Michelson et Morley. Les résultats furent négatifs. Est-ce parce qu'il s'agit de grandeurs de l'ordre du cent millionième, non mesurables expérimentalement, ou parce que la source lumineuse, le dispositif optique et l'observateur sont entraînés dans le mouvement de la terre? Les partisans d'Einstein le prétendent, mais ses adversaires ne le croient pas.
A côté de la lumière visible des sept couleurs de l'arc-en-ciel qui par leur superposition donnent la lumière blanche et dont chacune répond à une longueur d'onde différente, il existe des radiations obscures qui n'impressionnent pas du tout la rétine. Les plus connues sont les rayons infrarouges, c'est-à-dire en deçà du rouge dans le spectre solaire, et les l'avons ultraviolets c'est-à-dire au-delà du violet. Les premiers ont une grande action calorique, mais une action chimique négligeable ; les seconds, au contraire, provoquent de multiples actions chimiques mais ne déterminent pas d'élévation thermométrique sensible. Maxwell, dont les vues théoriques, furent confirmées par les expériences d’Hertz, a fait rentrer la lumière dans la série des ondes électromagnétiques. On sait que les ondes lumineuses vont d'une fréquence de 400 billions par seconde et d'une longueur d'onde de 0,75 micron, dans le rouge, à une fréquence de 800 billions et à une longueur d'onde de 0,35 micron, dans le violet. Elles constituent la partie perceptible par l'œil de la gomme électromagnétique, qui se continue, d'un côté, par l'infrarouge et les ondes hertziennes, pouvant atteindre des kilomètres d'amplitude, et, d'un autre côté, par l'ultra-violet, suivi d'ondes de plus en plus courtes mais de plus en plus rapides, puisque ces deux éléments sont toujours inversement proportionnels. Les ondes des rayons X et Y sont les plus courtes que nous connaissions à l'heure actuelle. Toutes les ondes électromagnétiques comportent d'ailleurs un spectre, se réfractent et se dispersent ; comme la lumière, elles résultent de sources vibrantes, les électrons, dont les effets sont comparables à ceux du diapason dans le monde sonore. Par l'étude des séries de lignes qui suivent au-delà de l'ultraviolet on arrive à connaître la structure de l'atome ; optique, électromagnétisme, étude des rayons cathodiques et de la radioactivité aboutissent, pris séparément, aux formules mathématiques de la thèse ondulatoire.
Descartes croyait à la propagation instantanée de la lumière ; mais Rœmer en 1676 reconnut l'erreur à la suite d'observations sur les satellites de Jupiter. Fizeau avec la méthode de la roue dentée. Foucault avec celle du miroir tournant ont permis de préciser la vitesse de cette propagation ; elle est de 300.000 kilomètres par seconde environ, Ce problème a conduit Einstein à transformer les anciennes conceptions de l'espace et du temps. Vitesse limite, celle de la lumière ne pourrait être dépassée, ni même atteinte par aucun corps matériel. D'après la relativité, la durée du battement d'une horloge, animée d'une vitesse égale à celle de la lumière, serait infinie parce qu'elle serait proportionnelle à cette vitesse. En fait, on constate que les particules émises par les corps radioactifs n'atteignent jamais la vitesse de la lumière bien qu'elles en approchent beaucoup. En astronomie, les distances sont si énormes qu'on les calcule souvent en années-lumière : l'année-lumière représentant la distance franchie par la lumière au cours d'une année. Ainsi, Centaure, l'une des étoiles les plus proches, est à 4, 3 années-lumière ; la plupart ont une distance au moins égale à 100 années-lumière ; il en est dont les années-lumière se comptent par centaines ou par milliers.
On a beaucoup étudié ces derniers temps, l'action chimique des radiations ultraviolettes et suivantes. Action variable avec les longueurs d'onde ; c'est ainsi que l'ozone, généré de l'oxygène sous telle longueur d'onde, sera détruit sous telle autre. Certaines radiations sont destructives de la matière vivante ; elles tuent promptement champignons, microbes et spores, d'où l'action bienfaisante de la lumière solaire. Les rayons ultraviolets peuvent déterminer des conjonctivites très douloureuses et les rayons X ont causé trop de victimes pour qu'il soit nécessaire d'insister. Phénomènes de fluorescence, de résonance optique et d'ionisation dans certains gaz, sont actuellement l'objet de nombreuses recherches. Grumbach a découvert récemment que ces radiations modifiaient la tension superficielle des liquides fluorescents. A Luxeuil, grâce à M. Royet, qui poursuit des expériences approfondies sur ce sujet, j'ai pu apprécier la valeur de ce nouveau domaine ouvert aux physiciens. Ce dernier a montré que les liquides les plus sensibles présentent une fluorescence marquée et que la tension superficielle était d'autant plus modifiée que la longueur d'onde des radiations employées était plus courte, ouvrant ainsi la voie à des recherches nouvelles sur les rayons X. L'optique n'est certes pas la partie la moins avancée de la physique ; mais beaucoup reste à faire, car la science ne prétend pas nous donner, du premier coup, des vérités définitives ; plus modeste que le dogme, parce que moins imaginaire, elle est heureuse dès qu'une découverte lui permet d'abandonner de vieilles erreurs et d'avancer d'un pas dans la connaissance de l'univers.
- L. B.