Dans quoi la lumière voyage-t-elle ?
La lumière voyage comme ondes électromagnétiques (ou photons) à travers divers milieux :
1. Vide (Espace vide)
- Vitesse : c = 299 792 458 m/s (exact, défini).
- Aucun milieu requis — la lumière se propage via champs électrique et magnétique oscillants.
- C'est ainsi que la lumière du Soleil atteint la Terre (150 M km dans le vide).
2. Air (Atmosphère terrestre)
- Vitesse : ~299 700 km/s (indice réfraction n ≈ 1,0003).
- Légèrement plus lent que vide. Cause réfraction atmosphérique (aplatissement coucher soleil, scintillement étoiles).
- Diffusion : Rayleigh (ciel bleu), Mie (nuages/brouillard blancs).
3. Solides et liquides transparents
| Milieu | Indice réfraction (n) | Vitesse (km/s) | Notes |
|---|---|---|---|
| Eau (20 °C) | 1,333 | 225 000 | Poissons voient vue compressée |
| Verre couronne | 1,52 | 197 000 | Fenêtres, lentilles |
| Diamant | 2,42 | 124 000 | Forte dispersion → feu |
| Acrylique (PMMA) | 1,49 | 201 000 | Guides lumière, aquariums |
| Glace | 1,31 | 229 000 | |
| Œil (cornée/lentille/vitreux) | 1,33–1,41 | ~215 000 | Focalise lumière sur rétine |
4. Fibre optique (Télécom)
- Cœur silice (n≈1,468) + gaine (n≈1,462).
- Réflexion totale interne guide lumière 100+ km.
- Vitesse dans fibre : ~204 000 km/s (vitesse groupe).
Ce dans quoi la lumière ne peut pas voyager
- Matériaux opaques (métaux, bois, pierre, peau) — absorbés/réfléchis.
- Plasma (électrons libres denses réfléchissent).
- Horizon événement (trou noir) — courbure espace-temps piège.
Physique clé
- Fréquence (couleur) reste constante à travers milieux.
- Longueur d'onde change : λmilieu = λvide / n.
- Vitesse phase = c/n. Vitesse groupe (vitesse signal) ≤ c.
- Loi Snell-Descartes : n₁sinθ₁ = n₂sinθ₂ (réfraction aux interfaces).
La lumière voyage à travers tout ce qui est transparent — et le vide total.