S’il y avait une réponse simple à la question du poids de la lumière, nous la saurions tous. Il y aurait probablement une sorte de comptine d'école primaire pour nous aider à nous souvenir du chiffre exact, un peu comme notre petite chanson utile sur 1492 et le bleu de l'océan.
Au lieu de cela, nous demandons toujours :"La lumière est-elle une matière ?" et doit parcourir des demi-réponses et des concepts compliqués comme les ondes lumineuses et les ondes électromagnétiques pour aboutir à une réponse qui ressemble à :"Euh, ça pèse un peu, mais pas comme le poids des choses normales." Ce qui est un jingle terrible à chanter sur la cour de récréation.
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Nous savons désormais que la lumière est à la fois une particule et une onde. Au XVIIe siècle, Sir Isaac Newton a proposé la théorie corpusculaire de la lumière, suggérant que la lumière était constituée de minuscules particules. Cependant, sa théorie ne tenait pas compte de phénomènes comme la diffraction.
Les premières expériences menées par des scientifiques comme Thomas Young au XIXe siècle ont démontré que la lumière présente un comportement ondulatoire. Une expérience avec une seule fente a démontré la nature ondulatoire de la lumière lorsqu'elle traversait une fente ou une ouverture étroite.
Une onde lumineuse peut également interférer avec une autre, créant des motifs de bandes claires et sombres. Cette nature ondulatoire de la lumière est fondamentale pour comprendre des phénomènes tels que la diffraction et les interférences.
Plus tard, des expériences menées par Albert Einstein et Max Planck ont montré que la lumière peut également se comporter comme des particules discrètes, désormais appelées photons. Les photons sont des faisceaux d'énergie qui transportent une quantité de mouvement et peuvent même exercer une pression lorsqu'ils interagissent avec la matière, un phénomène connu sous le nom de pression de rayonnement.
Maintenant, les photons ont-ils une masse ? Les photons sont la plus petite mesure de lumière, et non, ils n’ont pas de masse. C'est donc simple :les photons constituent la lumière et ils n'ont pas de masse; par conséquent, la lumière n'a pas de masse et ne peut rien peser, n'est-ce pas ?
Pas si vite. Parce que les photons ont de l’énergie – et, comme nous l’a enseigné Albert Einstein, l’énergie est égale à la masse d’un corps multipliée par la vitesse de la lumière au carré. Comment les photons peuvent-ils avoir de l’énergie s’ils n’ont pas de masse ? (On imagine Einstein pensant aux photons concernant la masse et les haussements d'épaules, en espérant que personne n'a remarqué l'écart.)
En fait, ce qu’Einstein prouvait, c’est que l’énergie et la masse pourraient être la même chose :toute énergie a une forme de masse. La lumière peut ne pas avoir de masse au repos (ou invariante) – le poids qui décrit le poids d'un objet.
Mais grâce à la théorie d'Einstein (et au fait que la lumière se comporte comme si elle avait une masse, dans le sens où elle est soumise à la gravité), nous pouvons dire que la masse et l'énergie existent ensemble. Dans ce cas, nous l'appellerions masse relativiste – masse lorsqu'un objet est en mouvement, par opposition à au repos [source :Gibbs].
Notre réponse est donc une série de oui et de non. La lumière a-t-elle une masse qui peut être pesée sur le pèse-personne ? Certainement pas.
Mais c'est une source de champs gravitationnels, donc nous pourrions dire qu'une boîte de lumière pèse plus qu'une boîte sans lumière – tant que vous êtes à l'aise avec la compréhension que le « poids » que vous mesurez est une forme d'énergie et non , disons, en livres ou en kilogrammes [source :Ask the Van].
La lumière est une forme de rayonnement électromagnétique. Le spectre électromagnétique englobe une vaste gamme de longueurs d'onde, des ondes radio aux rayons X en passant par les rayons gamma. La lumière visible, la partie du spectre détectable par l'œil humain, est constituée de couleurs qui varient selon différentes longueurs d'onde. L'énergie lumineuse est l'énergie qu'une onde électromagnétique transporte dans le spectre visible de la lumière.
Le rayonnement électromagnétique peut transmettre de l’énergie à travers l’espace sans avoir besoin d’un support. Cette propriété distingue la lumière et les autres ondes électromagnétiques des ondes mécaniques, telles que les ondes sonores, qui nécessitent un support matériel pour se propager.
Cet article a été mis à jour en collaboration avec la technologie de l'IA, puis vérifié et édité par un éditeur HowStuffWorks.
