La lumière (en cours d'élaboration)

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Plan de cette page:

*les mots désignés par une astérisque sont définis dans l'annexe

Qu'est-ce que la lumière ?

Une source (émettrice) de lumière

D'abord la lumière c'est le rayonnement du Soleil, notre étoile, qui nous chauffe et nous éclaire (périodiquement, tous les jours directement et toutes les nuits indirectement par la lune, si les nuages ne nous les cachent pas trop).

Dans cette phrase on trouve à la fois la notion de source lumineuse directe (un corps lumineux émet de la lumière) et indirecte (par réflexion un corps éclairé renvoie une partie de la lumière reçue). D'autre part, certains corps, comme parfois les nuages, sont opaques et projettent une ombre, en empêchant la lumière de se propager (à l'opposé des corps translucides: qui laissent passer la lumière... même en la modifiant un peu; le terme de transparent désignant un objet au travers duquel on peut voir nettement; on notera que les nuages sont translucides pour une lumière intense comme celle du soleil mais peuvent devenir opaques pour une lumière faible comme celle réfléchie par la lune).

Mais l'homme a appris à maîtriser d'autres sources lumineuses dites artificielles mais qui sont naturelles et maîtrisées par la technique

Les sources où la lumière est produite par une excitation thermique.

le feu qui chauffe et éclaire: le feu "de joie", la bougie (la bougie a d'abord servi d'étalon pour l'intensité lumineuse: le candela, nom latin de la bougie est maintenant l'unité internationale et est définie par le rayonnement d'un corps noir - enceinte à température uniforme percée d'un tout petit trou), en passant par les lampes à flamme: lampe à huile ou la lampe à gaz. Les substances inflammables (bois, charbon, gaz, paraffine, huile...) sont alors brûlées (subissent une combustion ou plus exactement une oxygénation). On pense que la lumière du soleil est aussi due à l'excitation thermique des gaz qui le composent (combustion de l'hydrogène en hélium...).

D'autres sources lumineuses plus modernes utilisent l'énergie électrique (excitation électrique)

pour porter au rouge (incandescence*) un filament métallique (carbone, tungstène...) dans le vide ou dans un gaz (azote, iode...)

ou faire émettre de la lumière (luminescence*) à différents corps; ainsi on peut exciter (lampes à décharge électrique) un gaz dans un tube (vapeurs de sodium, de mercure, hydrogène, xénon...) seul ou, dans le cas des lampes à phosphorescence *( on parle à tort de fluorescence*) dans un tube contenant quelques vapeurs de mercure et dont les parois sont recouvertes de substances phosphorescentes excitées par le rayonnement UV du mercure produit par résonnance lors de la mise sous tension du tube. On réalise aussi des lasers *qui sont des sources de lumière stimulée cohérente (les élements stimulés qui sont des atomes de rubis ou de gaz engendrent des vibrations synchrones c'est-à-dire dont l'intensité varie de façon identique au cours du temps). Le mot «laser» est formé des initiales des mots anglais light amplification by stimulated emission of radiations , signifiant: amplification de lumière par émission stimulée de rayonnement.

il existe d'autres processus physiques mis en jeu dans la production de lumièremais ces 2 principales catégories semblent incontournables (voir annexe)

Un milieu conducteur de lumière

le vide, l'air, les gaz en général sont translucides

le vide conduit la lumière à une vitesse très élevée (environ 300.000 km.s-1, soit 300 m en 1 µs)
une année lumière est la distance parcourue dans la vide par la lumière en une année soit 9,45.1012 km; la distance terre-soleil étant de 1,5. 108 km (une unité astronomique), elle est parcourue par la lumière dans le vide en 500 s soit 8,33 min

les liquides sont souvent translucides

liquides et solides réfléchissent la lumière, au moins partiellement

les solides sont souvent opaques, certains sont translucides, quelques-uns, à l'état très pur et sur une faible épaisseur, sont transparents.

Un récepteur de lumière

des yeux formant une image du monde extérieur

l'œil humain reçoit tout et seulement le spectre visible et est sensible aux couleurs (longueur d'onde du rayonnement lumineux) mais pas à la polarisation de la lumière; dans l'obscurité, il possède une sensibilité moyenne nettement moins grande que celle de nombreux animaux à vie nocturne (félins, rapaces...).

la sensibilité à la lumière est quasi générale chez les êtres vivants

quasiment tous les organismes sont sensibles à la lumière et orientent leur déplacement ou leur croissance en fonction de la lumière perçue

l'homme fabrique des récepteurs artificiels, parfois très sensibles

les plus anciens sont basées sur la photosensibilité de certains corps: les émulsions d'Ag par exemple se colorent en noir à la lumière, ce qui a été et est encore le principe utilisé dans les plaques photographiques et émulsions des films en noir et blanc

viennent ensuite les détecteurs basés sur l'effet photoélectrique: la lumière traversant certains corps (solides, liquides et même quelques gaz) provoque l'apparition d'un courant électrique ou la modification de la conductivité de ce corps au courant électrique

on utilise aussi des récepteurs thermiques, notamment dans l'infra-rouge

L'optique, science de la lumière, englobe toutes les techniques qui permettent à l'homme de la maîtriser. Elle s'est énormément développée avec les sources de lumière électrique. Elle s'intéresse aux sources, aux objets éclairés, au systèmes optiques de conduction et de modification de la lumière, et aux récepteurs.

On aurait pu penser qu'avec tous ces progrès techniques, la nature de la lumière serait... "élucidée" (notez l'étymologie de ce verbe: venant du latin lucere = éclairer). Et pourtant , «nous saurions beaucoup de choses, affirmait Louis de Broglie, si nous savions ce qu'est un rayon lumineux.» Chaque nouvelle découverte apporte de nouvelles interrogations et la question de la nature de la lumière reste encore riche de découvertes. Les progrès techniques sont peut-être la preuve que l'on progresse dans la connaissance mais les questions restent toujours ouvertes. En voici quelques-unes posées par un biologiste:
La lumière est-elle propriété des corps ou du milieu dans lequel la matière baignerait ? De la même manière, la vision est-elle plus un sens interne qui utilise la lumière pour produire une image personnelle du monde ou plus un sens externe qui reçoit une image du monde extérieur ? Comment savoir ce que voit un animal ? La vision n'est-elle pas plus qu'un simple sens de la vue des formes et des mouvements des choses éclairées ou lumineuses, n'est-elle pas connaissance ? Les lumières, les couleurs, les formes seraient-elles quelquechose -ou, du moins, seraient-elles la même chose- sans l'œil de l'homme pour les voir ? Mon voisin voit-il la même chose que moi ? Toute sensation aussi complexe que la vue n'est-elle pas personnelle ?

L'approche moderne, depuis le XVIIIe siècle consiste à savoir si la lumière est un corps, ou bien, au contraire, le mouvement d'un corps; s'il s'agit d'une substance spécifique ou bien d'un mouvement spécifique. En ce début de siècle, la nature de la lumière repose encore sur le célèbre dualisme que la mécanique ondulatoire a étendu à la propagation de toute particule matérielle: la lumière se manifeste tantôt comme onde, tantôt comme corpuscule, ce qui n'est pas forcément le plus simple à comprendre.

En quelques mots (tirés de la fiche de seconde sur ce site):
l'énergie lumineuse peut être considérée selon deux aspects:

C'est plutôt l'aspect ondulatoire que l'on utilise lorsque l'on traite les lois de l'optique, c'est-à-dire les lois du déplacement de la lumière à travers l'espace ou les objets translucides.

Remarque:
l'énergie électrique possède elle aussi ses deux aspects qui nous sont beaucoup plus familiers:


Attention échelles différentes
Le rayonnement électromagnétique solaire, filtré par l'atmosphère (seules certaines longueurs d'onde arrivent au sol) et l'énergie (approximativement) transportée par un quantum de rayonnement électromagnétique. Les limites de résolution de l'oeil humain et des microscopes optiques et électroniques, la taille de quelques objets biologiques sont portées en regard des types de rayonnement électromagnétique. Le spectre de la lumière visible est détaillé.

L'énergie lumineuse captée par les êtres vivants se trouve dans la fenêtre étroite du domaine visible (entre 760 et 380 nm soit pour des énergies véhiculées par un quantum de radiation (photon) de l'ordre de 10 kJ.mol-1); en effet à plus courte longueur d'onde (U.V.), l'énergie est destructrice et à longueur d'onde plus élevée (I.R.) l'énergie est trop faible.

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La lumière et la vie, repères pour le défisciences

vivre de lumière

se nourrir de lumière

l'énergie lumineuse est une source nutritive (photosynthèse) pour les végétaux chlorophylliens (verts), de nombreux unicellulaires et certaines bactéries qui possédent aussi de la chlorophylle

vivre à la lumière

(le jour) et à l'obscurité (la nuit)

les rythmes diurnes
la vie nocturne/diurne

la lumière comme facteur du milieu nécessaire aux rythmes biologiques, à la floraison, à la germination... à la reproduction: la lumière facteur inducteur de mécanisme physiologiques (phototropismes, photopériodismes...)

la vie à l'obscurité permanente

sources hydrothermales = communautées édifiées à l'abri de la lumière (voir microbiologie,

se protéger des radiations lumineuses

se protéger de la lumière, la lumière nocive (ADN, pigmentation...couleur de peau humaine ...)

la lumière ultra-violette (U.V.) et les radiations ionisantes (X et gamma) détruisent la plupart des bactéries, de nombreux unicellulaires et champignons et causent des dommages importants aux plantes et aux animaux

voir

l'oeil et les photorécepteurs chez les êtres vivants: VOIR
La lumière transporte des informations lumineuses perçues par l'oeil ou par d'autres récepteurs (photorécepteurs): voir c'est être sensible à l'intensité lumineuse, à la longueur d'onde et au plan de polarisation de la lumière; elle permet de former des images du monde extérieur et de se diriger par rapport à une source lumineuse (s'orienter)

produire de la lumière

produire de la lumière (signal communication, reproduction...autre signification ?) (photogénèse ou bioluminescence)

se colorer

se colorer, la couleur des ailes du papillon, la couleur des fleurs... la pigmentation du tégument animal (lumière réfléchie et lumière absorbée) - La couleur, Dossier Pour la Science, Hors Série, avril 2000

maîtriser la lumière

voir l'infiniment petit: microscopie, observer l'infiniment petit, résolution

lumière, matière, espace et temps

la taille de l'univers en années-lumière... lumière fossile ? lumière ancienne ? lumière cosmique ... le rayonnement de l'univers

les photosynthèses

L'énergie incidente (qui arrive sur un être vivant photosynthétique ou phototrophe: voir cours sur la nutrition) est partiellement restituée (réfléchie). Lors de la photosynthèse (phase lumineuse) de l'énergie lumineuse est réellement consommée, c'est-à-dire absorbée par un ensemble de pigments. Dans cette part absorbée, une partie permet (longeurs d'ondes élevées: infra-rouge) de chauffer l'organisme, et une autre est transformée en énergie chimique d'oxydo-réduction et de liaison (phase lumineuse de la photosynthèse) utilisable par l'organisme pour réaliser des synthèses de substances organiques (phase "obscure" de la photosynthèse, c'est-à-dire ne nécessitant pas la lumière directement). Chez les organismes photosynthétiques produisant du dioxygène l'énergie lumineuse sert aussi à casser les molécules d'eau (photolyse de l'eau). L'équation bilan de la photosynthèse peut s'écrire avec les mêmes termes que celle de la respiration mais dans le sens opposé:

6CO2 + 6H2O <=> C6H12O6 + 6O2

le dioxygène O2 vient bien de l'eau (photolyse de l'eau) qui fournit aussi des électrons et des protons H+ pour réduire (donner des électrons et des protons) le dioxyde de carbone CO2 en matière organique C6H12O6 (ici le glucose) : voir pour un schéma plus complet le cours sur la nutrition.

Toutes les longueurs d'onde ne sont pas également efficaces:

La photosynthèse bactérienne est réalisée grâce à la chlorophylle, la bactériochlorophylle et d'autres pigments; un exemple de bactéries photosynthétiques cultivables et observables avec un microscope en classe: les Cyanophycées ou Bactéries bleues (voir classification des êtres vivants et cours TS, encadré sur les Cyanophytes fossiles).

Peuvent aussi être réalisées à l'école primaire des expériences d'extraction alcoolique de la chlorophylle d'unicellulaires et de plantes diverses: algues brunes, mousses, fougères et plantes à fleurs... Une fois la solution obtenue on peut la faire fluorescer (photoluminescence) dans un faisceau lumineux intense. Les idées principales à développer pouvant être que:
* tous les organismes photosynthétiques ont de la chlorophylle (même les algues brunes ou rouges),
* la chlorophylle est un pigment vert dans les cellules vivantes, soluble dans l'alcool, qui brunit en s'oxydant à l'air et qui excité par une lumière blanche intense émet une lumière rouge par un phénomène que l'on appelle fluorescence.

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voir

On peut distinguer*

la formation d'images

(la vue, qui est le propre du règne animal)

former des images nettes du monde extérieur est une capacité qui va de pair avec des organes : les yeux; cinq embranchements du règne animal possédent cette capacité: les Coelenthérés, les Annélides, les Mollusques les Arthropodes et les Vertébrés;

deux types d'yeux existent (mais certains vers par exemple possèdent les deux types d'yeux )
exemples

les yeux composés (à facettes, ayant toujours le même angle de résolution, que l'objet soit proche ou lointain)

Insectes

les yeux à cristallin unique (analogues de l'appareil photographique, qui en fonction de la distance de l'objet font varier la convergence de leurs système de lentilles et accommodent donc en gardant une résolution comparable dans tous les cas)

Mollusques céphalopodes

Vertébrés (pour l'œil humain voir cours SVT et une page de didactique sur les 5 sens)

la sensibilité aux radiations électromagnétiques (notamment lumineuses: photosensibilité, que l'on trouve dans tous les règnes)

détecter des variations de l'intensité de la longeur d'onde ou de la polarisation des radiations électromagnétiques est une capacité quasi générale chez les êtres vivants. Elle peut être le fait de structures spécialisées (ocelles des animaux, antennes réceptrices des plantes chlorophylliennes, amas pigmentaires à caroténoïdes (stigma) de nombreux unicellulaires, pigments membranaires de bactéries... ) ou non. Mais le rôle relationnel de ces structures dans la photoréception est parfois mal séparé du rôle nutritonnel énergétique; plus un organisme est de petite taille moins la spécialisation des structures est facile à mettre en évidence.
Globalement elle permettent à l'organisme de s'orienter par rapport à la source lumineuse.

L'abeille s'oriente par rapport à la direction du soleil vu directement ou perçu grâce à la polarisation de la lumière dans un ciel bleu.

Les insectes dans leur ensemble sont probablement sensibles à la lumière polarisée mais aussi la Limule (un grand Arthropode marin), des pieuvres et des poissons...et, plus logiquement, les pigeons voyageurs (parmis d'autres signaux qu'ils utilisent).

La sensibilité au chaud et au froid (voir cours sur les sens: je sens avec mes doigts) représente une sensibilité locale et non une information directe venant du milieu extérieur (c'est la température de la peau, dépendant du rayonnement extérieur, qui est mesurée).
Par contre certains organismes peuvent percevoir les IR grâce à des organes des sens spécialisés: comme les fossettes faciales de certains serpents. On pense même qu'elles leur permettent d'avoir une vision stéréoscopique de la source infra-rouge (grâce à la présence d'une fossette de chaque côté de la tête). Le mécanisme supposé n'impliquerait pas de pigment photosensible (car l'énergie des IR est très faible) mais une sensibilité des cellules de la membrane tapissant la fossette à la lègère hausse de température à l'arivée des IR. Il semble d'ailleurs que les informations nerveuses issues de cette fossette arrivent dans la même zone du cerveau qui traite des informations visuelles.

*même si la limite n'est pas aussi nette qu'on peut le croire étant donné que cela dépend beaucoup de l'interprétation que l'homme fait des résultats expérimentaux qu'il obtient. Il semble quand même que cette maniière de présenter les choses ne soit pas trop anthropomorphique mais reflète une réelle différence dans la perception du milieu extérieur et la communication entre les êtres vivants.

La vision, comme la photosensibilité, repose sur un mécanisme de modification chimique d'un pigment à la lumière (dit "photosensible" ). Le mieux connu est la rhodopsine qui, à la lumière, se sépare en rétinal - une molécule très proche de la vitamine A - et en opsine - une protéine -. On trouve la rhodopsine dans les cellules à bâtonnets de l'œil des vertébrés qui sont responsables de la vision en lumière tamisée. La perception des couleurs chez l'homme est expliquée par la présence de 3 pigments: un pigment "bleu" dont le maximum d'absorption de la lumière se trouve dans le bleur (à 420 nm), un pigment vert (534 nm) et un pigment rouge (563 nm). Les anomalies de la vision des couleurs (daltonismes) s'expliquant chez l'homme par l'absence de l'un ou l'autre de ces pigments. Les pigments responsables de la vision des couleurs sont produits par des cellules de la rétine appelées "cônes" dont on distingue trois types selon la concentration en pigment de tel ou tel spectre d'absorption. On a ainsi recherché chez des nombreux organismes des pigments photosensibles dont on a déterminé le spectre d'absorption afin de corréler leur spectre de sensibilité (réponse comportementale) au spectre de tel ou tel pigment. Ches les insectes on trouve ainsi des pigments sensibles aux U.V. mais pas au "rouge" ce qui explique que l'œil à facettes des insectes est sensible à un spectre décalé vers les courtes longeurs d'onde par rapport à l'œil humain: 313 à 650 nm contre 380 à 760 nm. On a aussi peu montrer que sur 15 espèces d'oiseaux, toutes avaient un pigment "ultraviolet" (pic à 370 nm), et 3 pigments dont les maxima sont à 450, 480 et 570; certains ayant en plus un pigment sensible à 510nm.

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bioluminescence (ou photogénèse)

Articles: Science et vie Junior...

Qu'est-ce que la bioluminescence ?

C'est la faculté qu'ont certains êtres vivants d'émettre de la lumière

Chez qui l'observe-t-on ?

Chez des bactéries, des unicellulaires, des champignons et des animaux, donc dans 4 des 5 règnes d'êtres vivants; on ne connaît pas de bioluminescence chez les plantes... mais des découvertes sont toujours possibles.

Quelle lumière émettent les êtres vivants ? de la lumière blanche ? des lumières colorées ? Y-a-t-il un dégagement de chaleur qui accompagne cette émission de lumière ?

La lumière émise est de couleur variée (les physiciens parlent du spectre pour désigner les couleurs comprises dans la lumière: ainsi la lumière blanche correspond-elle à un spectre de lumière de couleurs variées du rouge au violet en passant par l'orangé, jaune, le vert et le bleu...voir ci-dessus).
Cette lumière est toujours «froide» (c'est-à-dire qu'elle n'est pas accompagnée de chaleur comme dans le cas d'un feu ou de l'éclairage réalisé par une lampe)

Qu'est-ce qui cause cette émission de lumière ? Savons nous la réaliser et serions-nous capables par exemple de l'utiliser pour nous éclairer ?

Contrairement à ce que l'on pourrait croire les mécanismes qui produisent la lumière chez les êtres vivants sont très variés mais sont tous d'origine chimique (une ou plusieurs substances chimiques réagit ou réagissent à l'air ou entre elles). Certains mécanismes sont tout simplement encore incompris. On est bien loin de pouvoir les reproduire artificiellement. Certains mécanismes qui ont été compris pourraient être reproduits artificiellement dans des tubes à essais mais les produits sont difficiles et très chers à fabriquer et cela n'a pour l'instant aucun intérêt économique.

A quoi sert cette émission de lumière ? A-t-elle une signification particulière ?

Dans certains cas comme par exemple chez les lucioles ou les vers luisants le rôle dans la reproduction est quasiment certain (voir plus bas un petit exemple). Certaines lucioles (Pteroptyx , Luciola  du Sud-Est asiatique: Malaisie, Thaïlande, Bornéo et Nouvelle-Guinée) se réunissent par centaines sur un arbre et, la nuit durant, émettent des éclairs rythmés en parfait synchronisme. Mais il reste très difficile d'affecter une fonction biologique précise à toutes les émissions de lumière des organismes vivants. La diversité est plus que probable.

Quelques précisions (in E.U.)
À la fin du XIXème siècle, le physiologiste lyonnais Raphaël Dubois reçoit de la Jamaïque quelques pyrophores (?). Il prélève des organes lumineux, les broie dans un mortier avec un peu d'eau froide. À condition de ne pas être privé d'oxygène, le broyat émet une vive lueur qui persiste plusieurs minutes, puis décline. L'expérience est recommencée, mais en effectuant le broyat dans de l'eau chaude: la luminescence est alors totalement inhibée. Cependant, Dubois a l'idée d'ajouter un peu de l'extrait à l'eau chaude à la préparation maintenant sombre qui avait été traitée par l'eau froide; la luminescence est ranimée d'une manière spectaculaire. Dubois conclut que la réaction lumineuse implique deux produits. L'un, thermostable, la luciférine , n'est présent qu'en quantité limitée, ce qui explique le déclin de la réaction dans l'eau froide. L'autre, la luciférase , est détruit dans l'extrait à l'eau chaude qui préserve, par contre, la luciférine.
Ce test «luciférine-luciférase» a été la clef des recherches biochimiques sur la luminescence pendant plusieurs décennies. Il s'est révélé positif dans le cas des lucioles (Insectes) , des cypridines (Crustacés Ostracodes extrêmement abondants sur certaines côtes japonaises, ces crustacés gros comme une tête d'épingle sont aisés à capturer et leur luminescence résiste à la dessiccation; pendant la dernière guerre, les officiers japonais étaient équipés d'un sachet de Cypridina  secs: une pincée, écrasée dans la paume de la main et humidifiée, émettait une lueur discrète mais suffisante pour lire une carte), de la pholade (Lamellibranche du genre Pholas  vivant dans les trous cylindriques qu'il fore dans les roches du littoral marin; Pline a admirablement décrit la pholade dactyle en forme de pouce, excellente à manger; dans l'obscurité, elle illumine la bouche du gourmet, d'où tombent des gouttes lumineuses), et formellement négatif dans d'autres. La luciférine se combine avec la luciférase; l'ensemble réagit avec l'oxygène pour former un complexe oxydé; la luciférine convertie émet un photon. On connaît la structure chimique des luciférines chez quelques organismes lumineux.

Les réactions biolumineuses connues peuvent être rangées en cinq catégories (Hastings).

Problèmes généraux
Ces divers systèmes biochimiques posent de nombreux problèmes, en particulier ceux des mécanismes d'actions enzymatiques.
La question de la régulation des réactions, celle de la réutilisation de la même molécule d'enzyme dans plusieurs réactions successives ont été particulièrement étudiées dans le cas des bactéries et des lucioles.
Dans tous les systèmes étudiés de près (sauf les systèmes préchargés), l'espèce émettrice est couplée à l'enzyme. Les luciférases ont donc la propriété peu commune et extrêmement intéressante de créer des états électroniquement excités.
Ce sont les particularités de ces actions enzymatiques qui peuvent expliquer les rendements quantiques élevés de la luminescence vivante par rapport aux autres formes de chimioluminescence.

L'étude histologique comparée des organes lumineux mène à une première distinction fondamentale, qui n'est pas toujours aisée. Un premier type d'organe lumineux comporte des cellules glandulaires  spécialisées dans l'élaboration des produits nécessaires à la luminescence, leur stockage et éventuellement le contrôle de leur réaction. Parmi les organes glandulaires, certains sécrètent un mucus lumineux dans le milieu extérieur; à cette luminescence extraglandulaire  s'oppose la luminescence intraglandulaire , voire intracellulaire .
Un second type groupe des organes hétérogènes, qui hébergent une importante population de bactéries symbiotiques , responsables de la luminescence.

Un exemple de communication par signaux lumineux chez le vers luisant
(lampyre: Lampyris noctiluca: Insecte Coléoptère Cantharidé)
in SVT, 2nde, Istra, Casteilla, 1987, p 44

Dans le but de prouver le rôle attracteur des signaux lumineux entre mâles et femelles de lampyres on réalise des tests avec des leurres lumineux (figures de papier découpé appliqués sur une lampe de poche) chez 2 espèces présentant des motifs différents au niveau de leur organe lumineux situé sur leur abdomen.

L'analyse de ces expériences apporte la preuve expérimentale de l'attraction réalisée par la forme du signal lumineux. Il semblerait qu'il y ait à la fois une reconnaissance de la forme des motifs (points ou lignes horizontales se différenciant de lignes verticales et obliques) et de leur nombre. Par exemple 1+2 prouvent que les deux points alignés sont plus "signifiants" qu'une seule ligne horizontale.

Par contre si le motif 16 pour l'espèce 2 représente bien le témoin, on a la preuve que le motif naturel n'est pas le plus efficace pour attirer le mâle. Mais les motifs proposés ont-ils un sens s'ils n'existent pas dans la nature ? A-t-on calculé leur luminosité ainsi que d'autres paramètres optiques qui modifieraient l'interprétation ? En effet, on ne fait pas uniquement varier la forme du motif en faisant varier la surface du signal. Par exemple on pourrait croire que le mâle se dirige préferentiellement vers un groupe de plusieurs femelles représentés par les motifs 11 et 12....

Le mâle (à gauche, quelques millimètres de long) s'unit à la femelle (à droite, plus claire, et beaucoup plus grande - près d'1 cm de long...) et dont les deux derniers segments de l'abdomen portent des cellules lumineuses réunies en glandes. (d'après SVT, 2nde, Istra, Casteilla, 1987, p 36)

En ordonnées les proportions relatives de mâles des deux espèces qui répondent pour chaque type de leurre (10 motifs différents pour l'espèce 1 et 8 motifs pour l'espèce 2); la forme naturelle de l'organe lumineux de chacune des femelle est représentée dans l'encadré en haut à droite de chaque graphe (d'après SVT, 2nde, Istra, Casteilla, 1987, p 44).

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Les ultraviolets (U.V.) agissent comme tout le spectre électromagnétique en fonction de la longeur d'onde et de l'intensité du rayonnement. L'action photochimique consiste dans la modification de liaisons chimiques au niveau de molécules photosensibles. Ces molécules sont très nombreuses et l'ADN n'est pas la moins connue.

Les rayons ultraviolets  (de 400 à 185 nm) sont classés habituellement en 3 groupes en fonction de leur longueur d'onde:

  • l'ultraviolet A  (400-315 nm) provoque un érythème retardé (= coup de soleil: voir plus bas) et une pigmentation instantanée et met en évidence les phénomènes de fluorescence (lumière de Wood);
  • l'ultraviolet B  (315-280 nm) provoque un érythème précoce et une pigmentation retardée &endash; ces radiations ont la propriété de produire la vitamine D;
  • l'ultraviolet C  (280-185 nm) a un pouvoir bactéricide élevé.

L'érythème ou « coup de soleil», apparaît entre 320 et 280 nm (avec un maximum à 297 nm) mais peut aller jusqu'à l'apparition de cancers de la peau (mélanomes) selon la fréquence et la durée des expositions. Le «bronzage», du à la formation, la migration et l'oxydation de la mélanine (pigment brun responsable de la coloration de notre peau), est efficace vers les grandes longueurs d'onde (300 nm), ce qui permet de bronzer sans risque d'érythème en utilisant comme filtres des produits arrêtant les radiations de plus courtes longueurs d'onde.
L'effet bactéricide des UC-C présente un maximum à 260 nm. Selon les doses reçues, ont observe sur les cellules un arrêt des divisions et de la synthèse d'ADN, une perte de mobilité , jusqu'à la destruction de la cellule.
Les UV-B ont un rôle bénéfique notamment dans la transformation des stérols en vitamine D qui peut se faire directement à travers la peau .. La vitamine D exerce une fonction importante dans le métabolisme du phosphore et l'absorption du calcium, phénomènes essentiels pour une bonne formation osseuse. Le déficit en vitamine D ou rachitisme est extrêmement rare de nos jours, depuis que l'on prescrit systématiquement un apport de vitamine D aux sujets qui en ont le plus besoin, c'est-à-dire les femmes enceintes et les nourrissons (incorporée dans les laits destinés aux nouveau-nés). De très faibles irradiations solaires (de 10 à 15 minutes d'exposition en milieu de journée, deux à trois fois par semaine en été) suffisent pour assurer les besoins annuels en vitamine D et éviter l'apparition du rachitisme. Cette maladie est devenue rarissime dans les pays développés. Cependant, le rachitisme se rencontre encore sous nos latitudes chez les jeunes enfants noirs n'ayant pas reçu de complément en vitamine D, la forte pigmentation de leur peau ralentissant naturellement la synthèse de la vitamine D.

Au niveau de l'ADN, les UV modifient la structure de la double hélice par la formation de ponts chimiques entre les bases d'un même brin ou de deux brins. Les ultraviolets germicides de 254 nanomètres (U.V.-C) provoquent la formation de ponts entre pyrimidines (ainsi devenues dimériques: formation d'un noyau cyclobutanique ), alors que les antitumoraux bifonctionnels, tel le cisplatine, forment des ponts entre purines adjacentes (pyrimidines (6-4) pyrimidones). D'autre part, en s'intercalant entre deux étages ou plateaux des bases dans la double hélice de l'ADN, certaines molécules vont former des liaisons covalentes stables entre les bases portées par les brins opposés. Les UV sont considérés comme un puissant agent mutagène (qui provoque des mutations). On pense que les dimères ont un rôle cytotoxique (tuent la cellule) plus important que les produits (6-4), alors que ces derniers sont plus mutagènes que cytotoxiques.

On utilise aussi les UV-A, et les UV-B dans une moindre mesure, en dermatologie dans un but desquamant (acné), stimulant (pelade), bactéricide (mycose). On utilise aussi pour lutter contre le psoriasis les U.V.A. associés au psoralène (puvathérapie).

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Une histoire des idées sur la lumière

(d'après E.U. article "lumière - histoire des idées" et Chronologie des sciences et techniques, Jean Rosmorduc, CRDP Bretagne, 1977)

L'optique arabe du début du XIème siècle après Jésus-Christ se distingue notamment par les ouvrages d'Ibn al-Haytham, plus connu sous le nom d'Alhazen (965-1039) traduits en Europe. Il réalise diverses expériences destinées à mettre en évidence l'influence de la lumière sur l'œil, se servant par exemple d'un dispositif de chambre obscure. D'autre part, il reprend le concept de rayon lumineux, qui avait fait le succès de l'optique d'Euclide, et l'utilise pour préciser une correspondance biunivoque entre chaque point de l'image et chaque point de l'objet. Le phénomène de la vision est ainsi décomposé en processus élémentaires et la formation de l'image est déterminée par la position du cristallin. Enfin, Alhazen propose de très nombreuses expériences de réflexion et de réfraction, utilisant des miroirs ou des lentilles planes ou sphériques. Il montre l'interdépendance des rayons lumineux qui se croisent sans être altérés. Il étudie même la diffusion de la lumière par les corps opaques.

A la fin du Moyen-âge, la lumière est une action qui se propage à une vitesse infinie et dont l'intensité, comme un effet de surface, décroît suivant 1/r 2.
En Europe, on fait remonter l'invention des lunettes pour presbytes et hypermétropes au XIIIème siècle (Roger Bacon en fait mention) alors que les lunettes à verres divergents n'aparaissent que vers la fin du XIVème. La première lunette à oculaire divergent est construite en 1590. Galilée, au début du XVIIe siècle, utilise ces appareils pour l'exploration du ciel et, en 1610, découvre quatre des satellites de Jupiter. En outre, il construit l'un des premiers microscopes, s'émerveillant des observations ainsi réalisées.En 1611, sur les conseils de Galilée, Kepler observe à son tour les «planètes médicéennes». La réaction des corps éclairés par la lumière, les lois de la réflexion et de la réfraction (il s'agit d'une loi approchée i  = n . r ), le mécanisme de la vision reconnaissant la formation d'une image renversée sur la rétine, le fonctionnement des lentilles convergentes et divergentes, tout cela fait l'objet du célèbre traité de Kepler Ad Vitellionem paralipomena  (1604). (les 2 premières lois de Kepler datent de 1609 et la 3ème de 1611).
Pour Descartes, la lumière n'est pas un véritable mouvement, mais une «tendance au mouvement»: c'est une pression et les théories issues directement du cartésianisme attribuent à la lumière une nature non pas substantielle, mais cinétique: la lumière est une action , un mouvement spécifique au sein d'un milieu éthéré. Il faudra attendre 1676 pour qu'Olaf Römer montre, par l'observation des occultations des satellites de Jupiter, que la lumière se propage avec une vitesse finie n'excédant pas 300 000 km par seconde.
C'est Huygens qui réalise en 1655 d'énormes progrès dans la fabrication et le polissage des verres mais aussi d'innombrables autres inventions (pendule et horloge, manomètre... jusqu'à la montre à ressort spiral en 1680). Son "Traité de la lumière: la théorie ondulatoire" est publié en 1690. L' optique de Christiaan Huygens tente de préciser la formation des ondes lumineuses au sein d'un éther. Dans un éther élastique, chaque centre d'ébranlement émet une onde sphérique et chaque point de cette onde est lui-même source d'un ébranlement nouveau. L'enveloppe de toutes ces «ondelettes» constitue le phénomène qui va se propager. En adoptant un tel mécanisme d'ondes-enveloppe, Huygens va réussir à interpréter, avec un modèle ondulatoire, les lois de la réflexion, de la réfraction, et même de la double réfraction découverte, en 1669, par Érasme Bartholin. Huygens possède ainsi, sans le savoir, l'explication adéquate des phénomènes de diffraction (découvert en 1685 par le père Grimaldi): les ondelettes peuvent transporter une part de l'énergie dans la zone d'ombre géométrique. Huygens s'applique à montrer, au contraire, que cette énergie est négligeable, remettant à plus tard, jusqu'à Fresnel, l'interprétation correcte des phénomènes de diffraction par une propagation ondulatoire de la lumière.

Le premier télescope à miroir date de 1672. Il revient à Leuwenhœck en 1695 de réaliser la première observation et description d'organismes unicellulaires observés au microscope (l'observation de Hooke des premières "cellula" date de 1655 dans son Micrographia: voir page d'histoire) .

Les premiers travaux de Newton sur l'optique datent de 1666. C'est alors qu'il construit un télescope à réflexions multiples. Pourtant, l'ensemble de ses recherches sur la théorie de la lumière et des couleurs ne paraîtra qu'en 1704 et elles seront donc influencées par les résultats des études sur l'attraction et aussi par les polémiques diverses qu'avaient suscitées ses travaux. Le 8 février 1672, dans une communication à la Royal Society, Newton avait attribué à la lumière une nature corpusculaire, se basant sur la complexité de la lumière blanche que manifestent les phénomènes de dispersion. Les couleurs, pense-t-il, préexistent au sein de la lumière blanche, substance complexe, et ne sont pas engendrées par l'influence des milieux diaphanes. Cette opinion avait entraîné de nombreuses controverses, en particulier les critiques de Hoocke et de Huygens. «Je savais fort bien, conclut Newton, que les propriétés de la lumière peuvent se comprendre non seulement par l'hypothèse qui m'est attribuée, mais par une infinité d'autres. En conséquence, j'ai pris le dessein de les éviter toutes.» Newton va donc éviter systématiquement de se prononcer sur la nature de la lumière. Il s'efforcera de partir d'une définition strictement positive du rayon lumineux, de rattacher la formation d'anneaux d'interférences (anneaux de Newton) à des dispositions périodiques de facile réflexion ou de facile transmission. Ces «accès» sont caractérisés par une longueur fondamentale définie quantitativement par l'expérience. Leur genèse hypothétique n'a donc pas besoin d'être explicitée. Toutefois, dès 1675, Newton est amené à développer une théorie mixte de la lumière: des corpuscules spécifiques pourraient exciter les ébranlements de l'éther. Cette idée, selon Newton, n'est destinée qu'à jouer le rôle des figures au milieu d'un texte obscur. Néanmoins l'introduction d'un éther semble favoriser l'interprétation des accès. Sans être hostile à l'introduction d'un éther, Newton reste cependant fidèle à l'interprétation corpusculaire et n'ira jamais au-delà d'une théorie mixte. Les raisons de cette préférence sont nombreuses: la nature corpusculaire explique plus intuitivement la propagation rectiligne, elle permet d'interpréter les phénomènes de diffraction par le bord des fentes et des écrans au moyen d'une attraction entre une lumière pesante et la matière située en son voisinage. Enfin Hooke , adversaire déclaré de Newton, est considéré comme le défenseur attitré d'un éther. Notons d'ailleurs que la formation des accès et la présence d'une périodicité est parfaitement compatible avec une nature strictement corpusculaire de la lumière. Il suffit de postuler, comme le fera plus tard Malus, l'existence de particules ellipsoïdales ou «polaires» reproduisant périodiquement une même configuration. La diversité des couleurs serait due elle-même aux différences de grosseur et de densité des particules lumineuses spécifiques. Néanmoins, Newton s'efforce de maintenir une attitude prudente: «Nous sommes certains que la lumière est une substance, mais il est plus difficile de déterminer ce qu'est cette substance [...]. Je ne veux pas mélanger ce qui est certain avec ce qui est incertain.» Les disciples de Newton ne garderont pas une telle réserve. Après le succès de la théorie de l'attraction universelle, on essaiera d'introduire des lois de ce type dans tous les domaines. L'attraction sera le processus destiné à interpréter réflexion, réfraction, diffraction d'une substance lumière par la matière. Avec l'influence de Voltaire, le développement de la théorie de Boscovitch, le newtonianisme va étendre à l'optique les processus attractionnaires; le corpuscule lumineux, doué implicitement d'une masse propre, est soumis aux forces de gravitation.

Au cours du XVIIIe siècle, Leonhard Euler revendique pourtant l'héritage de Huygens, critique les conséquences de la théorie newtonienne (en particulier la proportionnalité entre dispersion chromatique et déviation par réfraction, ce qui exclurait la possibilité de réaliser des appareils achromatiques). Il esquisse un retour à une parenté entre lumière et son, mais cet apport reste isolé.
En même temps, et dans l'esprit du XVIIIe siècle, se développent les principes d'économie naturelle (Leibniz, Maupertuis) qui, au moyen d'erreurs compensatrices, parviennent à faire bénéficier la lumière d'un traitement applicable aux seuls corpuscules matériels.
Le début du XIXe siècle est marqué par le développement de nombreux travaux expérimentaux: découverte de la polarisation de la lumière en relation avec la double réfraction et la réflexion partielle (L. Malus); étude des phénomènes d'interférence (Young).
Ces découvertes n'ont pas une incidence immédiate sur des hypothèses au sujet de la nature de la lumière. Malus est encore favorable à une interprétation corpusculaire de type newtonien, appliquée à des particules lumineuses polaires. Young (1773-1829) suppose, au contraire, que les interférences exigent une nature purement cinétique de la lumière.

C'est Augustin Fresnel qui, multipliant les expériences sur les phénomènes de diffraction, montre qu'une interprétation ondulatoire de la lumière paraît s'imposer. De la lumière ajoutée à la lumière peut produire l'obscurité. La théorie des ondes élémentaires permet de prédire l'existence d'un point brillant au centre de l'ombre géométrique produite par un écran circulaire (Poisson) et c'est bien un tel résultat que vérifie l'expérience. Après la séance d'avril 1819 de l'Académie des sciences, la structure ondulatoire de la lumière paraît définitivement acquise.

De plus, s'il en est besoin, une «expérience cruciale» vient bientôt départager les théories concurrentes: en adoptant une hypothèse corpusculaire, il faut conclure que la lumière se propage plus vite dans l'eau que dans l'air (Descartes, Newton). D'après une théorie ondulatoire, ces résultats sont inversés. En 1838, Arago déclarait que l'une des deux théories devait forcément succomber devant le verdict de l'expérience. Celle-ci est réalisée par Foucault, en 1850: la vitesse de la lumière, plus faible dans l'eau, assure le triomphe de la théorie des ondulations. Seul J. B. Biot soutiendra jusqu'à la fin du XIXe siècle les principes d'une théorie corpusculaire.

La lumière, de nature vibratoire, va devenir bientôt un cas particulier des vibrations électromagnétiques. La théorie de Maxwell donnera mathématiquement les modalités de son action et tentera de les interpréter mécaniquement par des modèles d'éther .Enfin, par un renversement inattendu, la présence de discontinuités dans le rayonnement émis par le corps noir devait renouveler, au début du XXe siècle, une hypothèse favorable à des agglomérats énergétiques. Néanmoins, l'énergie de ces nouveaux «quanta» (Einstein) ou «photons» s'exprime nécessairement en fonction de la fréquence de l'onde associée. Ce double aspect corpusculaire et ondulatoire de la lumière va être étendu, par Louis de Broglie, à toute particule matérielle (1924).

qu'est-ce que la lumière ? // la lumière et la vie, des repères pour le défisciences // une histoire de la lumière et de l'optique
Vocabulaire de physique (in E.U.)

L'émission de lumière est caractérisée non seulement par son spectre (visualisation des fréquences du rayonnement) et ses paramètres photométriques (intensité, luminence...), mais aussi par le processus physique mis en jeu: désexcitation spontanée des atomes ou des molécules après une excitation thermique dans une lampe à incandescence, choc électronique dans les lampes à décharge, absorption de lumière en photoluminescence, désexcitation stimulée dans les lasers, rayonnement de charges en mouvement accéléré dans quelques cas comme le rayonnement synchrotron.
La détection de la lumière  ne repose en dernière analyse que sur deux phénomènes: l'échauffement consécutif à l'impact du photon qui produit une agitation supplémentaire dans la matière composant le récepteur et l'arrachement sélectif par le photon d'un électron projeté par effet photoélectrique d'un état à un autre.
La vitesse de la lumière  varie avec le milieu traversé et, pour chaque milieu, avec la fréquence, sauf dans le vide. Le rapport de la vitesse dans le vide à la vitesse dans un milieu pour une fréquence donnée définit l'indice de réfraction de ce milieu pour cette fréquence. La vitesse de la lumière dans le vide est une constante fondamentale dont l'importance dépasse le champ de l'optique car, en relativité, elle apparaît comme la vitesse limite de toute propagation d'énergie et de signal. Sa mesure a constamment gagné en précision, depuis qu'il a été établi, au XVIIe siècle, qu'elle n'est pas infinie, jusqu'au jour de 1983 où l'évolution de la métrologie l'a privée de son sens en utilisant sa valeur, désormais immuable, pour définir le mètre: «le mètre est la longueur du trajet parcouru dans le vide par la lumière pendant une durée de 1/299 792 458 de seconde.» La constante c  se trouve maintenant fixée par définition à la valeur 299 792,458 km/s.
Tout transport d'énergie ou d'information par une particule ne peut se faire plus vite que c. Mais cela n'empêche pas une onde (certaines composantes de cette onde) de se déplacer à une vitesse supérieure à c (une vitesse supraluminique), dans des milieux dits à dispersion anormale, où l'indice de réfraction décroît lorsque la fréquence augmente. Dès 1982, Steven Chu réussirent à montrer une impulsion laser se déplaçant plus vite que la lumière dans un cristal de phosphure de gallium. Depuis on a réussi à atteindre de telles vitesses pour des impulsions micro-ondes (1992) et plus récemment encore (2001) pour des impulsions électriques dans un conducteur de 150 m qui atteignent une vitesse supérieure à 3 fois la vitesse de la lumière dans le vide (voir l'article "Dépasser la vitesse de la lumière", Alain Haché, La Recherche, janvier 2003, 360, p 52-55).

Luminescence: ce terme désigne d'une façon générale toute production de lumière par un corps d'une façon qui n'est pas thermique (elle s'oppose à l'incandescence qui apparaît pour une certaine valeur de la tempétrature appellée "point d'incandescence"). Les cas de thermoluminescence désignent des luminescences provoquées par excitation thermique en dessous du point d'incandescence (comme c'est le cas pour la fluorine). La luminescence s'observe non seulement dans les solides, mais également dans les liquides et les gaz, dans les substances minérales, organiques ou biologiques. Elle peut être provoquée de différentes façons, notamment en irradiant le matériau considéré avec des photons (photoluminescence), éventuellement de grande énergie (rayons X et gamma), des particules alpha, bêta (radioluminescence), des électrons accélérés (cathodoluminescence) ou encore par application d'un champ électrique (électroluminescence). Pour les êtres vivants on parle de bioluminescence (ou de photogénèse), qui est interprété comme un cas de chémoluminescence (ou chimiluminescence).
La photoluminescence désigne l'émission de lumière par un corps excité par le champ électrique d'une onde lumineuse absorbée. Une substance exposée à un faisceau X convenablement choisi peut réémettre des rayons X, qui sont alors qualifiés de «secondaires ». Mais le phénomène est surtout intéressant dans les cas d'émission de radiations visibles par certains corps recevant une lumière d'assez courte longueur d'onde. La photoluminescence est interprétée comme l'absorption d'un photon amenant un électron du matériau éclairé à un niveau quantique d'énergie supérieure, suivie d'émission lumineuse lors de la désexcitation. Il existe trois cas de photoluminescence:
- la résonance optique , qui correspond à la réémission de la fréquence absorbée par désexcitation directe du niveau supérieur au niveau fondamental; un exemple bien connu en est l'excitation lumineuse et la réémission diffuse du doublet D des alcalins;
- la fluorescence , qui fait intervenir une désexcitation partielle non radiative du niveau supérieur, instable, à un niveau intermédiaire, lui-même instable, suivie de la désexcitation lumineuse jusqu'au niveau fondamental, dont la fréquence est nécessairement inférieure à la fréquence excitatrice; elle se manifeste en un temps très court, de l'ordre de 1 ns, après l'absorption; la couleur verte de la fluorescéine éclairée en lumière blanche (dont la partie bleue est absorbée), l'émission violacée de nombreux tissus ou papiers éclairés en ultraviolet en sont des exemples courants; Il n'existe qu'un nombre limité de composés fluorescents (les fluorophores). Ce sont typiquement des molécules possédant un système conjugué important d'électrons p, comme les dérivés d'hydrocarbures aromatiques, et dont les mouvements de rotation interne ne sont pas possibles.
Les oligopeptides et les protéines possédant de tels groupements (tryptophane, phénylalanine et tyrosine) sont souvent étudiés par spectroscopie de fluorescence. Les spectres obtenus fournissent des informations caractéristiques de la structure locale des fluorophores en question, ainsi que sur leur environnement (hydrophobe ou hydrophile, etc.). Au cas où les systèmes étudiés ne possèdent pas de tels groupements, on peut parfois employer des fluorophores extrinsèques, comme le bromure d'éthidium dans l'étude fluorimétrique des acides nucléiques (ADN, ARN).
Les lasers  utilisent un cas particulier de fluorescence, dans lequel l'émission de lumière de fréquence n par des atomes excités, qui est habituellement «spontanée» et produite au hasard, se trouve (comme l'avait envisagé Einstein dès 1917) «stimulée» par des photons de même fréquence, ceux-ci n'étant pas absorbés. Ils produisent une amplification de lumière, qui n'est toutefois possible que si les atomes amenés à l'état excité sont plus nombreux que ceux de l'état inférieur, ce qui ne se produit pas naturellement et exige ce qu'on appelle une inversion de population. Seul, le laser à électrons libres ne nécessite pas une telle inversion; il tire ses propriétés de l'accord de phase entre l'onde amplifiée et les oscillations transversales périodiques, forcées d'électrons relativistes dont la trajectoire traverse une région où une distribution régulière d'aimants produit un champ magnétique déflecteur approprié. Le grand intérêt des lasers tient à ce qu'ils permettent de concentrer sur une surface très petite, et en un temps très court, un flux lumineux très intense, et surtout à ce que leurs faisceaux sont remarquablement «cohérents». L'onde émise se trouve, en effet, en accord de phase avec celle qui la stimule, alors qu'il n'y a aucune relation de phase déterminée entre les ondes émises spontanément, au hasard, par des atomes excités. Les «trains d'onde» lasers sont, par suite, beaucoup plus longs que ceux des autres sources de lumière; on dit que la lumière d'un laser présente une grande cohérence longitudinale, ou encore temporelle (cet adjectif traduisant la durée des trains d'onde). Elle a aussi une grande cohérence spatiale (ou transversale), ce qui veut dire que des points situés à une certaine distance l'un de l'autre (des millimètres), normalement à la direction de propagation, sont encore en accord de phase. Elle permet donc d'observer des interférences à différences de marche beaucoup plus grandes que celles que l'on obtient à l'aide des autres lumières.
La fluorimétrie (la mesure de l'intensité de l'émission de fluorescence) est une technique puissante pour l'analyse quantitative. En effet, la spectroscopie de fluorescence est beaucoup plus sensible que la spectroscopie d'absorption (de 102 à 104 fois plus sensible). Dans certains cas, des concentrations inférieures à 10&endash;12 mole/l peuvent être détectées.
- la phosphorescence , qui fait également intervenir un niveau intermédiaire, mais métastable: ce cas se produit dans des cristaux comme les sulfures alcalins ou alcalino-terreux, qui contiennent une quantité convenable d'impuretés métalliques créatrices de pièges; l'émission, dite de phosphorescence, est d'une fréquence inférieure à la fréquence excitatrice, elle suit donc l'absorption avec un délai long (de la fraction de seconde à plusieurs jours) et sensible aux conditions extérieures; un réchauffement active la phosphorescence, en favorisant par agitation thermique la sortie de l'électron de son état métastable, un refroidissement gèle cette phosphorescence; un faisceau infrarouge peut également éjecter l'électron de son piège.
Les applications de la luminescence des solides sont de plus en plus nombreuses: en éclairagisme, pour des effets publicitaires ou théâtraux, pour le revêtement d'écrans sensibles aux rayons ultraviolets, aux rayons X (platinocyanure de baryum) et aux faisceaux électroniques (récepteurs de télévision). Dans l'éclairage par luminescence , une décharge dans un tube contenant de la vapeur de mercure à basse pression lui fait émettre principalement une raie (de résonance) ultraviolette. La partie interne du tube est enduite d'une poudre présentant une phosphorescence de courte durée (silicate de zinc, tungstate de calcium, etc.); des mélanges convenables de ces substances permettent d'obtenir des lumières visibles de nuances variées, en particulier se rapprochant de la lumière du jour. Le rendement lumineux est sensiblement supérieur à celui des lampes à filament incandescent.