4. Absorption et diffusion

Qu'évoque l'absorption de la lumière ?

La lumière est absorbée dans des proportions différentes dans les gaz, les liquides et les matières solides. L'absorption est une conversion de l'énergie lumineuse en d'autres formes d'énergie (dans la plupart des cas en chaleur). L'absorption dépend de la longueur d'onde. Les images satellites sont principalement influencées par les caractéristiques d'absorption de l'objet représenté : La progression et la quantité d'absorption spectrale déterminent la couleur et la luminosité de la surface de la terre.

L'atoll de Niau. Il fait partie des quelque 80 atolls qui forment l'archipel des Tuamotu en Polynésie française.
Source: ESA

L'eau de mer absorbe la lumière jaune et rouge. Elle apparaît donc bleue. En raison de la végétation de l'île qui absorbe la lumière bleue et rouge, elle semble être verte. Le lagon semble être turquoise en raison de la végétation légèrement visible sur le fond marin. Les nuages tels que le bord du récif paraissent blancs parce qu'ils n'absorbent qu'une partie des longueurs d'onde visibles. Les couleurs dans lesquelles nous voyons notre monde sont produites par une absorption spectralement sélective.

L'absorption peut provoquer la fluorescence et la phosphorescence. Elle évoque des réactions chimiques telles que la photosynthèse des plantes, où la lumière absorbée est utilisée pour la production de sucre et d'autres tissus organiques. Le côté négatif de l'absorption est illustré dans l'image ci-dessous : Elle peut entraîner un blanchiment des couleurs. De nombreuses couleurs rouges blanchissent très rapidement lorsqu'elles sont exposées à la lumière du soleil. Les couleurs rouges reflètent la partie rouge du spectre de la lumière solaire et absorbent le bleu et le vert. Les photons de la partie bleue et verte du spectre ont une énergie élevée qui leur permet de dégrader les pigments de couleur. Les photons riches en énergie du rayonnement UV causent de graves dommages à la santé de notre peau en provoquant des coups de soleil.

Les couleurs rouges, en particulier, blanchissent vite lorsqu'elles sont exposées à la lumière du soleil. C'est pourquoi les bords de ce panneau sont d'un rouge plus claires.

De nombreux gaz et liquides n'absorbent pas le spectre visible et sont donc transparents pour l'œil humain. C'est le cas de l'eau et de la vapeur d'eau. Lorsqu'elle est exposée à la lumière ultraviolette ou infrarouge, l'eau l'absorbe dans une large mesure. L'azote et l'oxygène, qui sont les principales composantes de l'air, sont translucides à ces longueurs d'onde. L'ozone (O₃) absorbe une partie des longueurs d'onde ultraviolettes dans l'atmosphère, ce qui nous protège de la lumière du soleil, qui serait autrement très dangereuse. Le dioxyde de carbone (CO₂) absorbe les infrarouges. En raison de cette propriété, il provoque l'effet de serre atmosphérique.

Dans cette section ...

• ... nous traiterons des principes physiques qui entrent en jeu dans l'absorption et nous déduirons des équations pour la calculer
• ... nous apprendrons à mesurer et à comprendre les données d'absorption, et à assembler nous-mêmes un dispositif pour ces mesures
• ... nous étudierons comment déterminer la concentration d'une matière absorbante à partir des données obtenues.