Théorie corpusculaire de la lumière de Newton
La théorie corpusculaire de la lumière par Newton (1704) propose que la lumière soit composée de particules matérielles pour lesquelles Isaac Newton a appelé des corpuscules. Ces particules sont projetées en ligne droite et à grande vitesse par les différentes sources de lumière (le soleil, une bougie, etc.).
En physique, la lumière est définie comme une partie du champ de rayonnement appelé spectre électromagnétique. Au lieu de cela, le terme lumière visible est réservé pour désigner la partie du spectre électromagnétique qui peut être perçue par l'œil humain. L’optique, l’une des branches les plus anciennes de la physique, est responsable de l’étude de la lumière.
La lumière a suscité l'intérêt des êtres humains depuis des temps immémoriaux. Au cours de l'histoire de la science, de nombreuses théories ont été formulées sur la nature de la lumière. Cependant, c'est à la fin du XVIIe siècle et au début du XVIIIe siècle, avec Isaac Newton et Christiaan Huygens, que leur véritable nature a commencé à être comprise.
Ils ont ainsi commencé à jeter les bases des théories actuelles sur la lumière. Le scientifique anglais Isaac Newton s'est intéressé tout au long de ses études à comprendre et à expliquer les phénomènes associés à la lumière et aux couleurs; Le fruit de ses études a formulé la théorie corpusculaire de la lumière.
Théorie corpusculaire de la lumière de Newton
Cette théorie a été publiée dans le travail de Newton appelé Opticks: ou un traité sur les réflexions, les réfractions, les inflexions et les couleurs de la lumière (en espagnol, Optique ou traité sur les réflexions, les réfractions, les inflexions et les couleurs de la lumière ).
Cette théorie a permis d'expliquer à la fois la propagation rectiligne de la lumière et la réflexion de la lumière, bien qu'elle n'ait pas expliqué de manière satisfaisante la réfraction.
En 1666, avant d’énoncer sa théorie, Newton avait réalisé sa fameuse expérience de décomposition de la lumière en couleurs, réalisée en faisant passer un faisceau de lumière à travers un prisme.
La conclusion à tirer est que la lumière blanche est composée de l’ensemble des couleurs de l’arc-en-ciel, ce qui, dans son modèle, explique en disant que les corpuscules de lumière sont différents en fonction de leur couleur.
Réflexion
La réflexion est le phénomène optique par lequel une onde (par exemple, la lumière) frappe obliquement sur la surface de séparation entre deux supports, elle change de direction et est renvoyée au premier avec une partie de l’énergie du mouvement.
Les lois de la réflexion sont les suivantes:
Première loi
Le rayon réfléchi, le rayon incident et le rayon normal (ou perpendiculaire) sont dans le même plan.
Deuxième loi
La valeur de l'angle d'incidence est la même que celle de l'angle de réflexion. Pour que sa théorie soit conforme aux lois de la réflexion, Newton supposait non seulement que les corpuscules étaient très petits par rapport à la matière ordinaire, mais aussi qu'ils se propageaient à travers le milieu sans aucune sorte de frottement.
De cette façon, les corpuscules entreraient en collision élastiquement avec la surface
séparation des deux médias, et comme la différence de masse était très grande, la
les corpuscules rebondiraient.
Ainsi, la composante horizontale du moment px resterait constante, tandis que la composante p normale inverserait sa signification.
Les lois de la réflexion étaient donc remplies, l'angle d'incidence et de réflexion étant le même.
Réfraction
D'autre part, la réfraction est le phénomène qui se produit lorsqu'une onde (par exemple, la lumière) frappe obliquement l'espace de séparation entre deux milieux, avec un indice de réfraction différent.
Lorsque cela se produit, l’onde pénètre et est transmise par le second moyen ainsi qu’une partie de l’énergie du mouvement. La réfraction est due à la vitesse différente à laquelle l'onde se propage dans les deux milieux.
Un exemple du phénomène de réfraction peut être observé lorsqu'un objet est partiellement inséré (par exemple, un crayon ou un stylo) dans un verre d'eau.
Pour expliquer la réfraction, Isaac Newton a proposé que les particules légères augmentent leur vitesse en passant d’un milieu moins dense (tel que l’air) à un milieu plus dense (comme le verre ou l’eau, par exemple).
Ainsi, dans le cadre de sa théorie corpusculaire, il justifia la réfraction en supposant une attraction plus intense des particules lumineuses par le milieu plus dense.
Cependant, il faut considérer que, selon sa théorie, au moment où une particule lumineuse provenant de l'air frappe l'eau ou un verre, elle devrait subir une force opposée à la composante de sa vitesse perpendiculaire à la surface, ce qui cela entraînerait une déviation de la lumière contrairement à celle réellement observée.
Les échecs de la théorie corpusculaire de la lumière
- Newton pensait que la lumière voyageait plus rapidement dans les supports plus denses que dans les supports moins denses, ce qui n’est pas le cas.
- L'idée que les différentes couleurs de lumière soient liées à la taille des corpuscules n'a aucune justification.
- Newton pensait que la réflexion de la lumière était due à la répulsion entre les corpuscules et la surface sur laquelle elle est réfléchie; tandis que la réfraction est causée par l'attraction entre les corpuscules et la surface qui les réfracte. Cependant, cette déclaration s'est révélée inexacte.
On sait par exemple que les cristaux réfléchissent et réfractent la lumière en même temps, ce qui, selon la théorie de Newton, impliquerait qu'ils attirent et repoussent la lumière en même temps.
- La théorie corpusculaire ne peut expliquer les phénomènes de diffraction, d'interférence et de polarisation de la lumière.
Théorie incomplète
Bien que la théorie de Newton ait représenté une étape importante dans la compréhension de la vraie nature de la lumière, la vérité est qu’elle s’est révélée assez incomplète au fil du temps.
En tout état de cause, cette dernière n'enlève rien à sa valeur en tant que l’un des piliers fondamentaux de la connaissance future de la lumière.
