Le comportement de la lumière

Dans ce chapitre, nous allons utiliser l’image d’une boule blanche posée au sol afin de montrer comment la lumière fonctionne dans diverses circonstances de la vie courante.
La situation illustrée ici correspond à un après-midi ensoleillé. Le soleil est la principale source lumineuse et le ciel bleu fournit une source secondaire aux caractéristiques très différentes. La lumière réfléchie entre le sol blanc et la boule constitue une troisième source Lumineuse.

La lumière la plus Vive est celle qui provient du soleil : il s’agit d’une lumière blanche issue d’une source ponctuelle, donnant des ombres très marquées. La deuxième source, à la fois très vaste et
très claire, produit des ombres d’une grande douceur (complètement masquées par la lumière directe venant du soleil). On voit ainsi que plus la source lumineuse est précise, plus les ombres
sont nettes.

La lumière provenant du ciel bleu possède une teinte très forte qui affecte tous les éléments de la scène. L’ombre de la boule est bleue car elle est illuminée par la lumière bleue du ciel et protégée de la lumière blanche du soleil par la boule elle-même. Les parties de la boule qui ne sont pas directement exposées au soleil prennent également une teinte bleue car elles sont éclairées par le ciel.

Enfin, la lumière reflétée entre le sol et la boule présente aussi une dominante bleue (bien que le sol comme la boule soient blancs) puisque là encore il s’agit de la lumière bleue du ciel, reflétée par
ces objets blancs. Les surfaces qui sont proches les unes des autres reçoivent davantage de cette lumière réfléchie que celles qui sont plus éloignées ; ainsi la partie inférieure de la boule est plus
claire que le centre, car plus proche du sol blanc. Les zones les plus sombres de l’image sont la base de l’ombre portée et la limite entre la partie de la boule exposée au soleil et celle qui se trouve à l’ombre : cette zone est appelée terminateur. La base de l’ombre portée est très sombre car elle ne reçoit aucune lumière solaire et que la boule lui masque presque toute la lumière du ciel ainsi que la lumière réfléchie. L’extrémité opposée de l’ombre portée est plus claire car elle reçoit plus de lumière du ciel et de lumière réfléchie.

Pourquoi le terminateur est-il la zone la plus foncée de la boule ?

Le terminateur situé entre la source principale (le soleil) et la source secondaire (la lumière réfléchie par le sol) est la zone la pus foncée de la boule en partie à cause d’un effet de contraste: comme il est très près de la portion très éclairée de la boule, il paraît plus sombre; mais il reçoit également moins de lumière réfléchue par le sol blanc. Donc, contrairement au reste de la boule, qui reçoit soit la pleine lumière du soleil, soit la lumière réfléchie du sol blanc, sa principale source d’éclairage est le ciel bleu.

Pourquoi la lumière du ciel est-elle bleue ?

La lumière blanche du soleil est composée d’un spectre continu de couleurs, divisé par convention en couleurs dites de l’arc-en-ciel (violet, indigo, bleu, vert, jaune, orange et rouge). Le mélange de
ces couleurs produit le blanc. Cette lumière visible est constituée de petites particules d’énergie pure appelées photons, dont la longueur d’onde varie selon la couleur : la lumière bleue est faite de photons aux longueurs d’onde courtes, tandis que les photons de la lumière rouge ont des longueurs d’onde plus longues.

Onde lumière

 

Texte et Photos, tirés du Livre « Lumière » de Richard Yot des éditions EYROLLES

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