Lumière et luminescence, ces phénomènes lumineux qui nous entourent

Lumière et luminescence, ces phénomènes lumineux qui nous entourent. Si la lumière a livré une grande partie de ses secrets aux physiciens du XXe siècle, le voile n’est pourtant pas complètement levé sur les phénomènes lumineux parfois étranges qui jalonnent notre quotidien, et dont nous sommes loin d’avoir exploré toutes les applications.

Synthèse des couleurs, fonctionnement d’un écran plat, azurants optiques qui rendent le linge ou le papier «plus blanc que blanc», bioluminescence du plancton, principe d’une puce à ADN utilisant la fluorescence: voilà quelques exemples, parmi bien d’autres, détaillés dans ce livre superbement illustré, à l’interface entre la chimie, la biologie et la physique.

«Faisant preuve de qualités pédagogiques remarquables, Bernard Valeur aide son lecteur par des schémas très clairs, des citations évocatrices, des illustrations de toute beauté que complètent des encadrés pour approfondir tel ou tel point. Je suis sûr que cet ouvrage rencontrera un très grand succès auprès d’un large public».

Claude Cohen-Tannoudji, Prix Nobel de physique

Auteur

Bernard Valeur est professeur au Conservatoire national des Arts et Métiers (CNAM), où il dirige une équipe de recherche dans le domaine de la photophysique et de la photochimie, en association avec l’École normale supérieure de Cachan et le CNRS.

Sommaire

1 – Une introduction : la lumière dans tous ses états

• Des pierres qui luisent dans l’obscurité
• Incandescence et luminescence
• Et le phosphore ?
• Phosphorescence et fluorescence
• Les divers types de luminescence
• Les sources de lumière

2 – Une brève histoire de la lumière

• Premières conceptions « philosophiques » de la lumière
• Les progrès de l’optique géométrique
• De nouveaux phénomènes lumineux
• Ondes lumineuses ou corpuscules de lumière ?
• Le triomphe de la théorie ondulatoire
• Corpuscules : le retour
• La lumière : langage des atomes
• Naissance d’une nouvelle mécanique

3 – Émission de lumière par la matière

• Émission de lumière par les corps incandescents
• Les spectres de raies des atomes. Luminescence atomique
• La lumière qui nous vient de l’espace
• La luminescence cristalline
• La luminescence moléculaire
• Émission spontanée et émission stimulée. L’effet laser

4 – Lumière et couleurs

• Qu’est-ce que la couleur ?
• Origine des substances ou objets éclairés
• Perception des couleurs par l’œil
• Synthèse des couleurs
• Comment caractériser une couleur
• Pigments et colorants. Du naturel au synthétique

5 – Lumière et nature

• Les couleurs du ciel
• Les couleurs de la mer
• L’arc-en-ciel
• Les couronnes et les halos
• Le rayon vert
• Les aurores boréales et australes
• La couleur des minéraux
• La couleur des végétaux
• La couleur des animaux

6 – Fluorescence et phosphorescence

• Un peu d’histoire
• La fluorescence moléculaire
• La fluorescence : un outil de détection et d’analyse
• La fluorescence : un outil de diagnostic médical
• La fluorescence : un outil de visualisation du vivant
• La fluorescence dans la vie quotidienne
• La phosphorescence et ses applications

7 – Chimiluminescence et bioluminescence

• La chimiluminescence
• Applications de la chimiluminescence
• La bioluminescence
• Applications de la bioluminescence

8 – D’autres formes de luminescence

• Radioluminescence
• Thermoluminescence
• Cathodoluminescence
• Électroluminescence

Liste des encadrés

• Polarisation de la lumière et biréfringence
• Lois de la réflexion et de la réfraction de la lumière
• Effet photoélectrique
• Mesure de la vitesse de propagation de la lumière
• Lampes à incandescence et lampes à halogène
• Le rayonnement thermique
• Luminescence des cristaux et en particulier des semi-conducteurs
• Les feux d’artifice
• Refroidissement par laser
• Divers types de laser
• Diffraction et interférences
• Diffusion de Rayleigh et diffusion de Mie
• La trichromie au siècle des lumières
• Mécanisme primaire de la vision
• Procédés de fabrication du bleu et du vert égyptien
• Relation entre couleur et structure chimique des colorants et pigments organiques
• Absorption de la lumière par les minéraux
• Pourquoi l’eau absorbe-t-elle dans le rouge ?
• Formules chimiques de pigments naturels
• Diagramme de Perrin-Jablonski
• Exemples de fluorophores
• Techniques fluorimétriques stationnaires et résolues en temps
• Peintures fluorescentes sensibles à la pression (PSP)
• Détection sélective du plomb dans l’eau par fluorescence
• Microscopie de fluorescence conventionnelle et confocale
• Détection précoce de tumeurs de la vessie par autofluorescence
• Comment rendre fluorescente une protéine à l’aide de la GFP (Green Fluorescent Protein)
• Quelques réactions de chimiluminescence
• Réactions de bioluminescence – – Dosage des oxydes d’azotes par chimiluminescence
• La bioluminescence au service de la mécanique des fluides ou l’inverse ?
• Étude d’un mortier antique par cathodoluminescence
• Les luminophores des tubes de télévision

Pour qui ?

• étudiants,
• enseignants,
• concepteurs lumière,
• ingénieur éclairagistes,
• techniciens du spectacle,
• services techniques,
• collectivités.

J’aime

• Quelle est la nature de la lumière ? Comment est elle produite ?
• Par quel biais interagit-elle avec la matière ? Comment caractériser sa couleur ?
• L’art de rendre la luminescence facile à comprendre à tous les âges.
• De nombreux illustrations et photographies qui vulgarise la science.
• Le croisement des domaines de la physique, la chimie et la biologie.
• Le rappel historique sur la lumière, de la philosophie à la physique quantique.