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La théorie

La lumière

Distance focale

Les grandeurs

Intensité

- C'est la puissance de l'éclairage, celle prise en compte pour l'exposition. Le soleil est le plus puissant éclairage pour les sujets courants. Avec un éclairage artificiel, la puissance diminue de moitié selon le carré de la distance. Ainsi un flash placé à 2 mètres éclairera deux fois plus que s'il était placé à 4 mètres.

Flux

- C'est la constance d'un éclairage. La lumière solaire est constante, celle d'un tube fluorescent scintille et celle du flash est brève.

Qualité

- C'est la nature de l'éclairage, dur, orienté, doux, diffusé, mixte... La qualité d'une lumière regroupe sa puissance, sa TC et son rendu photographique.

Source

- C'est l'origine de la lumière. Le soleil diffuse largement sa lumière, le spot concentre la lumière. C'est en studio que le photographe agit sur les différentes sources lumineuses pour bâtir un éclairage en fonction du sujet.

Flare

- La lumière, dès qu'elle s'oriente en semi contre-jour, peut se refléter sur la lentille frontale de l'objectif. Appelé flare, ce reflet diminue le contraste de l'image. Il suffit de faire de l'ombre à l'objectif pour éliminer ce reflet. L'emploi du pare-soleil diminue l'effet de flare.

Transmission

- Les corps semi-transparents réfléchissent une partie de la lumière et transmettent l'autre avec un pouvoir absorbant. Ils peuvent modifier la TC de la lumière. C'est le principe des diffuseurs qui, au passage, modifient l'orientation des rayons lumineux.

Définition de la lumière
Ensemble des rayonnements électromagnétiques visibles, c'est-à-dire susceptibles d'être perçus directement par l' oeil humain, dont les longueurs d'onde sont comprises entre 400 et 780 nm.
Toutefois, on étend souvent le domaine de la lumière à des parties invisibles du spectre, l'infrarouge et l'ultraviolet, dont les propriétés restent très voisines de celles de la lumière " visible ".

Théorie électromagnétique
Dans la théorie électromagnétique, la lumière apparaît comme un phénomène ondulatoire périodique dont les longueurs d'onde sont de l'ordre de 0,5 µm, pouvant se propager dans le vide avec une vitesse finie, et dont la nature électromagnétique a été établie par les travaux de James Maxwell.
En tant qu'onde électromagnétique (onde transversale composée d'une onde de champ électrique et d'une onde de champ magnétique) de fréquence très élevée, la lumière voit sa propagation perturbée, aussi bien par la présence d'obstacles matériels (provoquant des réflexions, des diffractions, des interférences, des réfractions) que par celle de champs électriques ou magnétiques (polarisation rotatoire). Sa vitesse de propagation, dont l'étude cinématique est à l'origine de la théorie de la relativité restreinte, égale à c = 299 792 458 m/s, est une constante universelle dont la valeur n'est pas modifiée par un changement de référentiel ; elle constitue la vitesse maximale de transmission des informations entre deux systèmes quelconques. Mais la théorie électromagnétique (macroscopique), qui décrit correctement les phénomènes de propagation, est insuffisante pour expliquer les interactions de la lumière avec la matière.

La théorie quantique
Dans la théorie quantique, la lumière apparaît comme un flux discontinu de photons (particules élémentaires de masse au repos nulle), dont l'énergie est liée à la fréquence de l'onde par la relation W = h . n (h, constante de Planck ; n, fréquence) ; ce point de vue permet d'expliquer les observations relatives à l'émission et à l'absorption de lumière par la matière. D'une façon générale, l'émission de lumière correspond à la libération de quanta d'énergie (sous forme de photons) par les électrons des atomes retournant à un niveau énergétique inférieur, après avoir été portés à un niveau supérieur par une action excitatrice fournissant l'énergie nécessaire ; suivant la nature de l'excitation, on observe les divers phénomènes d'incandescence ou de luminescence (thermoluminescence, électroluminescence, chimiluminescence, photoluminescence). L'absorption, quant à elle, correspond à la capture de photons par les électrons des atomes, qui se trouvent ainsi portés à des niveaux excités ; ce qui peut se traduire, notamment, par l'échauffement d'une masse de matière ou par la production d'un courant électrique (effet photoélectrique).

La perception de la lumière
La perception visuelle, c'est-à-dire l'excitation de la matière rétinienne, met en jeu une réaction photochimique, où le couplage se fait par une interaction électrique entre l'onde électromagnétique et le récepteur. La lumière produite par une source ordinaire (lampe à incandescence ou à décharge) est généralement polychromatique et incohérente, c'est-à-dire formée d'ondes de fréquences différentes et dont les trains d'ondes sont émis aléatoirement. À chaque fréquence correspondent une énergie photonique et une sensation visuelle particulière, que l'on appelle couleur. La couleur n'est donc pas une propriété des corps matériels, mais une propriété de la lumière, émise ou reçue et réfléchie (ou transmise) par un corps ; la couleur correspondant au maximum de sensibilité de l'oeil humain est le vert-jaune (555 nm). On appelle lumière blanche toute lumière dont l'effet visuel est analogue à celui de la lumière naturelle (du jour), formée par la superposition d'ondes de toutes les fréquences du spectre visible. Pour obtenir une lumière monochromatique, on peut soit filtrer une lumière blanche, soit utiliser une source ayant un spectre d'émission très étroit. Parmi les sources monochromatiques, les plus remarquables sont les lasers, dont l'émission des trains d'ondes est rendue cohérente. Les propriétés optiques des corps (transparence ou opacité) dépendent uniquement du degré d'absorption de la lumière par leurs molécules ; certains corps présentent des propriétés optiques non linéaires, leur transparence, par exemple, variant sous l'action de la lumière qui les traverse.

Intéraction matière-rayonnement
Les électrons sont positionnés autour du noyau de l'atome suivant des couches représentée chacune par un niveau d'énergie. Lors d'une excitation externe (champ magnétique ...) des électrons peuvent passer d'une couche à l'autre, lorsque ces derniers reviennent à leur position d'origine ils émettent un photon.

Particule de lumière (photon)
Le photon est la particule élementaire qui constitue le rayonnement électromagnétique, dont un exemple courant est la lumière visible.
C'est une particule de spin égal à 1, donc un boson. On utilise généralement le symbole ? (gamma) pour les désigner.
Les photons sont des « paquets » d'énergie élémentaires ou quanta de rayonnement électromagnétique qui sont échangés entre deux particules.

La Diffraction
On dit qu'il y a diffraction quand, dans un milieu homogène et isotrope (même vitesse de propagation pour tous les rayons lumineux quelle que soit leur direction), la lumière ne se propage pas en ligne droite. Les phénomènes de diffraction ne se produisent que lorsque la lumière rencontre des trous ou des obstacles dont les dimensions sont de l'ordre de grandeur de la longueur d'onde.

Dispersion et Absortion
Suivant sa fréquence, un rayonnement électromagnétique interagit différemment avec la matière. Un des aspects de ce phénomène est la dispersion, c'est-à-dire la variation de l'indice de réfraction de la substance en fonction de la longueur d'onde. L'observation des faisceaux colorés émergeant d'un prisme éclairé en lumière blanche s'interprète en admettant cette loi de variation.

Polarisation
Les phénomènes lumineux peuvent, selon la théorie électromagnétique (cf. lumière - Optique), être considérés comme liés à la propagation simultanée d'un champ électrique E et d'un champ magnétique H, constamment perpendiculaires entre eux ainsi qu'à la direction de propagation, et dont les valeurs sont des fonctions sinusoïdales du temps.

Réflexion et Réfraction
Un rayon lumineux se propageant dans un milieu matériel (ou dans le vide) est généralement dévié lorsqu'il en rencontre un autre par diffusion, ou bien par réflexion ou par réfraction, selon qu'il reste ou non dans le premier milieu. Ces changements de direction obéissent aux lois de l'optique géométrique (Snell-Descartes).

Température des couleurs (TC)
Nous percevons la lumière blanche avec le soleil à midi, sans nuages. La lumière se compose idéalement en proportions égales de chacune des principales zone du spectre coloré : pour simplifier
1/3 de rouge
,
1/3 de bleu
et
1/3 de rouge
.
Le soir ou le matin, les rayons lumineux traversent la couche atmosphérique. Ceux de longueur d'ondes plus courtes sont retenus par l'atmosphère et ses particules en suspensions, nous parviennent alors les rayonnements de longueur d'onde plus longue soit le jaune, l'orange et le rouge. Ce sont les teintes chaudes des levers ou des couchers de soleil.
Pour qualifier de chaud ou de froid une lumière, nous mesurons sa température couleur en degrés Kelvin (K). L'échelle des degrés Kelvin prend son origine à - 273 degrés Celsius. Concrètement, la température couleur mesure le changement de couleur d'un corps réfractaire que l'on chauffe. Au fur et à mesure de l'élévation de la température de chauffe, ce corps va rougir, devenir jaune, blanchir ("chauffé à blanc") et pour finir, bleuir.

Phytochrome
La lumière n'est pas seulement pour les plantes la source énergétique de la photosynthèse. Elle contrôle leur développement, de la germination à la mise à fleur; elle intervient dans les mouvements de leurs organes et de leurs cellules; elle est, avec l'humidité et la température, l'un des paramètres les plus déterminants de leur transpiration et de leur équilibre hydrique.