Is light a particle or a wave? - Colm Kelleher

La lumière, particule ou onde ? - Colm Kelleher

Translator: Andrea McDonough Reviewer: Bedirhan Cinar

Traducteur: Elise LECAMP Relecteur: Ariana Bleau Lugo

You look down and see a yellow pencil lying on your desk.

Vous baissez les yeux et voyez un crayon jaune posé sur votre bureau.

Your eyes, and then your brain, are collecting

Vos yeux, puis votre cerveau, collectent

all sorts of information about the pencil:

toutes sortes d'informations sur ce crayon :

its size,

color,

sa taille,

sa couleur,

shape,

distance,

sa forme,

sa distance,

and more.

et bien plus encore.

But, how exactly does this happen?

Mais ça se passe comment exactement ?

The ancient Greeks were the first

Les Grecs de l'antiquité ont été les premiers

to think more or less scientifically

à réfléchir plus ou moins scientifiquement

about what light is and how vision works.

à la lumière et au fonctionnement de la vision.

Some Greek philosophers,

Certains philosophes grecs,

including Plato and Pythagoras,

dont Platon et Pythagore,

thought that light originated in our eyes

pensaient que la lumière provenait de nos yeux

and that vision happened when little, invisible probes

et que la vision avait lieu quand des petites sondes invisibles

were sent to gather information about far-away objects.

étaient envoyées pour récolter les informations sur les objets lointains.

It took over a thousand years

Il a fallu plus d'un millier d'années

before the Arab scientist, Alhazen,

avant que le savant arabe, Alhazen,

figured out that the old, Greek theory of light couldn't be right.

comprenne que la vieille théorie grecque de la lumière ne pouvait pas être vraie.

In Alhazen's picture, your eyes don't send out

Selon Alhazen, vos yeux n'envoient pas

invisible, intelligence-gathering probes,

de sondes invisibles pour rassembler des renseignements,

they simply collect the light that falls into them.

ils collectent simplement la lumière qui leur arrive dessus.

Alhazen's theory accounts for a fact

La théorie d'Alhazen prend en compte

that the Greek's couldn't easily explain:

ce que les Grecs ne pouvaient expliquer facilement :

why it gets dark sometimes.

pourquoi ça devient sombre parfois.

The idea is that very few objects actually emit their own light.

L'idée c'est qu'il y a très peu d'objets qui émettent leur propre lumière.

The special, light-emitting objects,

Les objets spéciaux qui émettent de la lumière,

like the sun

comme le soleil,

or a lightbulb,

are known as sources of light.

ou une ampoule électrique,

sont connus comme sources de lumière.

Most of the things we see,

La plupart des choses que nous voyons,

like that pencil on your desk,

comme ce crayon sur le bureau,

are simply reflecting light from a source

ne font que refléter la lumière qui provient d'une source

rather than producing their own.

et ne produisent pas leur propre lumière.

So, when you look at your pencil,

Donc, quand vous regardez votre crayon,

the light that hits your eye actually originated at the sun

la lumière qui atteint vos yeux provient en réalité du soleil

and has traveled millions of miles across empty space

et a traversé des millions de km de vide sidéral

before bouncing off the pencil and into your eye,

avant de rebondir depuis le crayon vers votre œil,

which is pretty cool when you think about it.

ce qui est vraiment cool quand on y pense.

But, what exactly is the stuff that is emitted from the sun

Mais qu'est-ce que le soleil émet exactement,

and how do we see it?

et comment est-ce qu'on le voit ?

Is it a particle, like atoms,

Est-ce une particule, comme des atomes,

or is it a wave, like ripples on the surface of a pond?

ou est-ce une onde, comme les ondulations à la surface d'un étang ?

Scientists in the modern era would spend a couple of hundred years

Les scientifiques de l'ère moderne allaient passer quelques centaines d'années

figuring out the answer to this question.

à trouver une réponse à cette question.

Isaac Newton was one of the earliest.

Isaac Newton était l'un des premiers.

Newton believed that light is made up

Newton croyait que la lumière est faite

of tiny, atom-like particles, which he called corpuscles.

de minuscules particules de la taille d'un atome, qu'il appela corpuscules.

Using this assumption, he was able to explain some properties of light.

Avec cette hypothèse, il était capable d'expliquer certaines propriétés de la lumière.

For example, refraction,

Par exemple, la réfraction,

which is how a beam of light appears to bend

qui fait qu'un rayon de lumière semble se plier

as it passes from air into water.

quand il passe de l'air à l'eau.

But, in science, even geniuses sometimes get things wrong.

Mais, en science, même les génies se trompent parfois.

In the 19th century, long after Newton died,

Au 19ème siècle, bien après la mort de Newton,

scientists did a series of experiments

des scientifiques ont fait une série d'expériences

that clearly showed that light can't be made up

qui ont montré clairement que la lumière ne pouvait être constituée

of tiny, atom-like particles.

de petites particules de la taille d'un atome.

For one thing, two beams of light that cross paths

Premièrement, deux rayons de lumière qui se croisent

don't interact with each other at all.

n'interagissent pas l'un avec l'autre.

If light were made of tiny, solid balls,

Si la lumière était faite de petites billes solides,

then you would expect that some of the particles from Beam A

on s'attendrait alors à ce que certaines particules du rayon A

would crash into some of the particles from Beam B.

percutent certaines particules du rayon B.

If that happened, the two particles involved in the collision

Si ça arrivait, les deux particules impliquées dans la collision

would bounce off in random directions.

rebondiraient dans des directions aléatoires.

But, that doesn't happen.

Mais ce n'est pas le cas.

The beams of light pass right through each other

Les rayons de lumière se traversent l'un l'autre

as you can check for yourself

comme vous pouvez le vérifier vous-même

with two laser pointers and some chalk dust.

avec deux pointeurs laser et un peu de poussière de craie.

For another thing, light makes interference patterns.

Ensuite, la lumière créent des modèles d'interférences.

Interference patterns are the complicated undulations that happen

Les modèles d'interférences sont des ondulations complexes qui arrivent

when two wave patterns occupy the same space.

lorsque deux ondes occupent le même espace.

They can be seen when two objects

On peut les voir quand deux objets

disturb the surface of a still pond,

troublent la surface d'un bassin,

and also when two point-like sources of light

mais également lorsque deux sources ponctuelles de lumière

are placed near each other.

sont placées à côté l'une de l'autre.

Only waves make interference patterns,

Seules les ondes peuvent créer des modèles d'interférence,

particles don't.

ce que les particules ne font pas.

And, as a bonus, understanding that light acts like a wave

Et, en plus, comprendre que la lumière agit comme une onde

leads naturally to an explanation of what color is

conduit naturellement à l'explication de la nature des couleurs

and why that pencil looks yellow.

et à la raison pour laquelle ce crayon est jaune.

So, it's settled then, light is a wave, right?

Alors, c'est d'accord, la lumière est une onde, pas vrai ?

Not so fast!

Pas si vite !

In the 20th century, scientists did experiments

Au 20ème siècle, des scientifiques ont réalisé des expériences

that appear to show light acting like a particle.

qui semblent montrer que la lumière agit comme une particule.

For instance, when you shine light on a metal,

Par exemple, quand on envoie de la lumière sur un métal,

the light transfers its energy to the atoms in the metal

la lumière transfère son énergie aux atomes du métal

in discrete packets called quanta.

en quantités discrètes appelées quanta.

But, we can't just forget about properties like interference, either.

Mais on ne peut pas non plus oublier simplement des propriétés telles que l'interférence.

So these quanta of light aren't at all like

Ces quanta de lumière ne sont du tout comme

the tiny, hard spheres Newton imagined.

les petites sphères dures que Newton imaginait.

This result, that light sometimes behaves like a particle

Il en résulte que la lumière se comporte parfois comme une particule

and sometimes behaves like a wave,

et parfois comme une onde,

led to a revolutionary new physics theory called

ce qui a conduit à une nouvelle théorie révolutionnaire en physique appelée

quantum mechanics.

la mécanique quantique.

So, after all that, let's go back to the question,

Bon après tout ça, revenons à la question initiale,

"What is light?"

" Qu'est-ce que la lumière ? "

Well, light isn't really like anything

Et bien, la lumière ne ressemble à rien

we're used to dealing with in our everyday lives.

que nous ayons l'habitude de voir dans nos quotidiens.

Sometimes it behaves like a particle

Parfois elle se comporte comme des particules

and other times it behaves like a wave,

et d'autres fois elle se comporte comme une onde,

but it isn't exactly like either.

mais ce n'est exactement ni l'un ni l'autre.