La lumière se propage en ligne droite dans le vide et dans les milieux transparents et homogènes : ce phénomène est appelé la propagation rectiligne de la lumière. Un milieu homogène est un milieu dont les propriétés physiques sont les mêmes en chacun de ses points. La lumière ne se propage pas dans un milieu opaque.
Les ondes peuvent-elles se propager dans le vide ? Si la grandeur physique qui se propage est liée à un milieu matériel (déformation, surpression, etc…) alors celle-ci ne peut pas se propager dans le vide. En particulier les ondes sonores ne peuvent se propager que dans l'air, un liquide ou dans un solide.
Une première condition pour que la lumière puisse se propager est d'avoir un milieu transparent (comme l'air, le vide ou le verre). Dans un milieu transparent comme l'air la lumière se propage alors en ligne droite.
Dans un milieu transparent comme l'air la lumière se propage alors en ligne droite. Pour exprimer que la trajectoire de la lumière est une ligne droite on dit que sa propagation est rectiligne.
Dans le vide, la lumière se déplace plus rapidement (300.000.000 mètres par seconde) que dans la matière. Et il est à noter que la vitesse de la lumière dans le vide correspond à une constante fondamentale de la physique. Dans l'eau, la lumière se propage à une vitesse moindre, à quelque 225.000.000 mètres par seconde.
En l'absence de matière, la vibration ne peut se propager de proche en proche. Le son ne peut donc pas être diffusé dans le vide (par exemple dans l'espace).
Dans l'espace, entre les étoiles, on trouve principalement du vide : la lumière se déplace plus librement sans être interceptée par des particules modifiant sa couleur. De plus, malgré un nombre astronomique d'étoiles dans l'espace, leur luminosité ne nous aveugle pas car l'espace est en expansion.
Dans un milieu homogène et transparent, la lumière se propage en ligne droite. On parle alors de propagation rectiligne de la lumière. La lumière ne se voit pas mais elle permet de voir les objets. On représente le trajet de la lumière par un faisceau de lumière délimité par deux rayons lumineux.
De manière plus technique, on peut dire que la lumière est une onde électromagnétique, c'est-à-dire que c'est un champ électrique associé à un autre champ magnétique qui voyagent ensemble dans l'espace. L'éclairement lumineux se mesure en lux, à l'aide d'un appareil électrique appelé luxmètre.
Les ondes S, qui elles correspondent à un cisaillement, ne se propagent que dans les solides car ces derniers offrent une résistance au cisaillement (contrairement aux fluides).
Phénomènes affectant la propagation des ondes
Réfraction. Diffusion. Diffraction.
Bien que la lumière n'ait pas besoin de support matériel pour se propager, elle se déplace tout de même sur le champ électromagnétique. Et comme ce champ ne peut pas varier infiniment vite, la lumière se déplace elle aussi à une vitesse finie.
Dans le cadre corpusculaire, où la lumière est une particule nommée photon, il est simple de comprendre pourquoi la lumière se propage en ligne droite : la particule est simplement en mouvement, et elle conserve son mouvement par inertie, n'ayant aucune raison de changer de direction puisqu'aucune force ne vient la ...
Dès la fin du XIX e siècle, il est acquis qu'elle vaut environ 300 000 km/s ; en 1975, le résultat fiable le plus précis est 299 792 458 ± 1 m/s . En 1983, un accord international redéfinit le mètre de telle sorte que la vitesse de la lumière est d'exactement 299 792 458 m/s .
La réflexion de la lumière est le changement de direction que subit un rayon lumineux lorsqu'il traverse la surface séparant deux milieux d'indices de réfraction différents et qu'il reste dans le milieu initial.
De façon courantes, il y a deux façons de produire de la lumière : l'incandescence et la luminescence. La luminescence regroupe beaucoup de « sous-méthodes » différentes, bien que le phénomène de fond reste identique. En plus de ceux là, certaines autres méthodes, beaucoup plus exotiques, existent !
La photoluminescence se produit lorsque le rayonnement absorbé par un solide est réémis avec une longueur d'onde différente. Quand le rayonnement réémis se trouve dans le spectre visible, le phénomène est appelé fluorescence ou phosphorescence .
À cause de l'expansion de l'Univers, la lumière que l'on perçoit d'une galaxie lointaine apparaît plus rouge (on parle de décalage spectral, un phénomène d'ailleurs fort utile pour mesurer les distances des galaxies).
Il s'agirait d'une conséquence du Big Bang selon Jean-Luc Dauvergne : «Le Big Bang constituait une barrière physique, où l'univers était tellement dense que la lumière ne pouvait pas circuler.»
Dans l'espace, ces cycles jour-nuit s'alternent très différemment. Sur la station spatiale internationale, située à 350-400 km en orbite autour de la Terre, les astronautes en mission font face à l'enchaînement de 16 périodes d'obscurité et de jour toutes les 24 heures.
Le son monte
Faux, parce que les ondes sonores se propagent dans toutes les directions. Cependant, les acousticiens constatent que le bruit de la rue peut parfois être plus élevé dans les étages qu'en rez-de-chaussée en raison de vents et de courants d'air qui portent le son.
On pense souvent le contraire, mais la propagation des ondes sonores est bien cinq fois plus rapide dans l'eau que dans l'air. Dans l'espace, où règne un vide sans fin, à l'exception des planètes qui ont une atmosphère, il n'y a pas de molécules pour porter ces ondes. C'est le silence absolu.
Vitesse du son dans l'eau
La propagation du son dans l'eau est plus rapide dans l'eau que dans l'air, à environ 1482 mètres par seconde, parce que l'eau est à la fois beaucoup plus dense et beaucoup moins compressible que l'air. Tel un miroir acoustique, la surface de l'eau renvoie presque tous les sons.