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Auteur(s)
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Elisabeth GIACOBINO : Directeur de Recherche au Centre National de la Recherche Scientifique (CNRS)
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Pour préciser comment la lumière interagit avec la matière, nous présenterons tout d’abord de brefs rappels sur les propriétés de ses constituants de base, les atomes 1.1 . Les atomes sont parfois groupés en molécules, dont nous discuterons la structure 1.2. Un ensemble d’atomes et de molécules peut émettre de la lumière, absorber ou modifier celle qui le traverse avec des particularités qui dépendent des caractéristiques propres des composants. Mais ces caractéristiques ne dominent les propriétés optiques du milieu que si la concentration est faible, comme dans un gaz sous faible pression. Dans les milieux condensés comme les liquides et les solides, les propriétés optiques sont liées aux interactions très fortes entre atomes voisins et nécessitent un traitement particulier 1.3.
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4. Récepteurs de lumière
On peut diviser les récepteurs de lumière en deux catégories principales, les détecteurs photoniques et les détecteurs thermiques. Dans les premiers, décrits au paragraphe 4.1, l’absorption d’un photon excite directement une ou plusieurs particules, en général des électrons ; dans les seconds 4.2, l’énergie des photons est transformée en chaleur, qui produit une élévation de température du détecteur. Au paragraphe 4.3, nous donnerons quelques informations sur les détecteurs d’images.
4.1 Détecteurs photoniques
La membrane sensible de l’œil, la rétine, est constituée de deux sortes de cellules visuelles : les bâtonnets, situés sur les bords et spécialisés dans la vision périphérique, qui sont sensibles à de très faibles niveaux d’éclairement (vision nocturne) ; les cônes situés au centre, qui fonctionnent à un niveau d’éclairement plus élevé et sont responsables de la vision des couleurs. L’œil détecte des intensités sur une échelle de 1 à 108, une dynamique que peu de détecteurs peuvent atteindre. Une fois accoutumé à l’obscurité, l’œil peut voir un ou deux photons.
Dans chaque cellule se trouve un pigment sensible, la rhodopsine, qui se transforme suivant une isomérie cis-trans sous l’effet d’un photon. La variation de potentiel électrochimique qui en résulte est transmise le long des fibres du nerf optique jusqu’aux aires visuelles du cerveau où s’effectue le décodage. Le câblage des cellules dans la rétine et leur connexion au cerveau sont fait suivant un schéma très complexe qui renforce la sensibilité au contraste entre zones éclairées...
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Récepteurs de lumière
BIBLIOGRAPHIE
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(1) - FEYNMAN (R.P.) - Le cours de physique : électromagnétisme. -
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(2) - BORN (M.), WOLF (E.) - Principles of optics. - Pergamon (1970).
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(3) - CAGNAC (B.), PEBAY-PEROULA (J.C.) - Physique atomique. - Tomes 1 et 2, Dunod (1983).
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(4) - LAVAL (G.) - Matière et rayonnement. - Cours de physique à l’École Polytechnique (non publié) (1986).
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(5) - DESVIGNES (F.) - Détection et détecteurs de rayonnement. - Masson (1987).
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(6) - BERTIN (M.), FAROUX (J.P.), RENAULT (J.) - Électromagnétisme. - Tome 4, Milieux diélectriques et milieux aimantés. Dunod (1984).
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