Le Monde et Nous

Partir à la découverte du monde qui nous entoure, comprendre quelques phénomènes de la nature, observer, se tenir informés des découvertes scientiques ...

27 septembre 2008

Lumière !

La lumière est un ensemble d’ondes électromagnétiques c’est-à-dire, une perturbation qui se propage des champs électriques et magnétiques car oui, nous baignons au quotidien dans un champ électromagnétique.

Pourquoi ? Chaque corps, est constitué de particules chargées (protons et électrons : voilà pour la partie électrique) qui se déplacent (voilà pour la partie magnétique). Car des charges qui se déplacent créent un champ magnétique ! et inversement…pensons à la dynamo de notre bicyclette.

Le champ magnétique terrestre est quant à lui créé par le mouvement des alliages de fer et de nickel en fusion dans la partie liquide du noyau de la Terre.

champterre

Source ICI

Revenons à nos moutons.

Comment se crée cette lumière ?

Deux voies possibles

  • Lors d’une perturbation du champ électromagnétique par rayonnement thermique

  • L’émission de lumière après excitation d’atomes.

La perturbation du champ électromagnétique

Si on perturbe le champ électromagnétique, c’est comme si on lançait un caillou dans l’eau, on perturbe la surface et on fait naître une petite onde qui se propage.

Sachant que toute matière est constituée de particules chargées, que la température d’un corps correspond à une agitation des atomes qui le constituent, on en déduit que tout objet émet de la lumière.

Plus le corps est chaud, plus l’agitation des particules chargées qui le constituent est grande, plus la perturbation du champ électromagnétique est forte : une plus grande quantité de lumière sera émise, et de plus grande fréquence qui comme nous le verrons plus loin tend vers le bleu.

Qui dit onde, dit oscillation avec des minima et des maxima. La distance entre deux maxima est appelée longueur d’onde. La fréquence est le nombre de fois où on retrouve un maxima en 1 s,  les deux notions sont inversement proportionnelles.

Une onde électromagnétique se déplace à la vitesse de la lumière soit 300000km/s.

ondeelectromag

Source ICI

On classe donc les différents types de rayonnement électromagnétique selon leur longueur d’onde ou selon leur fréquence.

Les plus basses fréquences correspondent aux ondes radio (produits par le mouvement des électrons dans les antennes émettrices), puis à une fréquence un peu plus élevée : les micro-ondes qui ont la particularité de faire vibrer les molécules d’eau.

Ensuite, viennent les infra-rouges, invisibles à nos yeux, comme ceux émis par le corps humain par exemple. Puis vient la lumière visible (du rouge au bleu), puis les ultra-violets (émis par le soleil, qui sont très énergétiques).

De fréquence encore plus élevée (et de plus forte énergie), on arrive aux rayons X qui sont si énergétiques qu’ils peuvent traverser le corps humain (mais pas les os, d’où leur intérêt en radiographie)

Et enfin, les rayons gamma qui traversent tout, issus de réactions nucléaires.

spectre_rayonnement

Source ici

Revenons à la lumière visible par quelques applications de la création de lumière par un corps chaud.

Comme nous l’avons vu, tout corps émet de la lumière. A 37°C, notre corps émet de la lumière qui n’est pas très énergétique, de faible fréquence, de telle sorte qu’elle n’est même pas dans le domaine visible : c’est de l’infra rouge, visible uniquement à l’aide d’appareils.

En branchant une lampe à incandescence : un courant passe dans le filament de l’ampoule, le faisant chauffer à très haute température (de l’ordre de 2500 °C). Cet température est suffisamment haute pour que la perturbation du champ électromagnétique soit forte, et créer une onde de fréquence correspondant à la lumière visible.

Les étoiles ont des couleurs variant du rouge au bleu, parce qu'elles ont des températures différentes. Les plus chaudes sont bleues ou blanches, alors que les plus "froides" sont rouges.

soleil
Source ici

La lumière du soleil est issue de réactions de fusion nucléaire : c'est la fusion de l'hydrogène en hélium qui fournit l'énergie du Soleil : quatre noyaux d'hydrogène fusionnent pour donner un noyau d'hélium  : 

4 H1 ÷> He4 + énergie 

Les températures atteintes sont tellement élevées (15 millions de degrés en son noyau), que la lumière qui s’en trouve émise va de l’infrarouge, à la lumière visible (heureusement pour notre Terre), aux UV (les fameux coups de soleil) mais aussi les rayons X et rayons gamma. C’est dans le visible qu’il émet le plus d’énergie. Arrivés au sol, la répartition est la suivante : 5% d'UV, 40% de lumière visible et 55% d'IR. Le reste des rayonnements ayant été absorbés ou réfléchis par l’atmosphère.

L’émission de lumière après excitation d’atomes (les lasers par ex), sera expliquée dans un prochain article.

Pour en savoir plus :
http://fr.wikipedia.org/wiki/Spectre_%C3%A9lectromagn%C3%A9tique
http://www.e-scio.net/ondes/spectre.php3
http://www.futura-sciences.com/fr/doc/t/medecine-1/d/soleil-risques-et-dangers_102/c3/221/p4/
http://www.techno-science.net/?onglet=glossaire&definition=3302

www.astrosurf.com

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05 septembre 2008

Des légumes toujours verts !

Bonjour

Avez-vous déjà remarqué la belle couleur verte que prennent certains légumes (exemple des poireaux) dans les premières minutes de leur cuisson à l’eau bouillante ? Si l’on poursuit la cuisson, le vert s’estompe et devient fade.

La cuisson à la vapeur permet par contre de maintenir de belles couleurs à nos légumes…et des légumes bien colorés sont plus jolis et appétissants dans nos assiettes !

Alors voici quelques petites explications de ces phénomènes.

Le vert des légumes

Pourquoi les légumes et les végétaux plus généralement sont-ils verts ? A cause de la chlorophylle, un pigment présent dans toutes les plantes vertes. La fonction de la chlorophylle est très importante car c’est cette molécule qui permet à la plante de se nourrir grâce à la photosynthèse.

chloro
Source ICI

La chlorophylle est une famille de molécules (contenue dans les chloroplastes, principalement présentes dans les feuilles) dont la forme est un gros motif carré avec en son centre un atome de magnésium*. Sa formule est C55H70MgN4O6

Chlorophylle

La photosynthèse est la réaction permettant sous l’action de la lumière, de fabriquer le sucre pour nourrir la plante à partir d’eau et de dioxyde de carbone (CO2).

La réaction peut se schématiser de la façon suivante  :

6 CO2 + 12 H2O + énergie è C6H12O6 + 6 O2 + 6 H2O

L’énergie est apportée à la plante via la lumière et précisément par l’action des chloroplastes. Ceux-ci absorbent la lumière naturelle, mais pas tout le spectre…la partie correspondant au vert est réfléchie, ce qui lui donne cette belle couleur caractéristique.

*Un sol pauvre en magnésium rend la synthèse de la chlorophylle difficile. Les feuilles naissantes seront d’un vert pâle-jaune.

La cuisson

Les cuisinières l'ont toutes observé : au tout début de la cuisson à l’eau, le vert des poireaux s’intensifie. Ceci est dû à la libération de gaz entre les chloroplastes. Les poches d’air se comportent alors comme des loupes à chloroplaste qui rend le vert plus intense.

Oui mais lorsque la cuisson se poursuit, le vert devient beaucoup plus fade et tend à se transformer en jaune brun. Ceci est dû à la modification de la structure de la molécule de chlorophylle qui donne la phéophytine. Une molécule issue de la transformation de la chlorophylle par perte de son « magnésium » : la phéophytine est une chlorophylle dépourvue de l’atome de magnésium.

La molécule de chlorophylle se trouve ainsi transformée car lors de la cuisson, des acides organiques se trouvent libérés dans l’eau de cuisson. Et les H+ (caractéristiques des acides, voir l'article sur ce blog ), vont se substituer au Mg2+ caractérisant la chrlorophylle.

La phéophytine réagit avec la lumière de façon différente ce qui lui donne cette couleur brune.

Pour conserver la couleur

Pour éviter cette transformation de la chlorophylle et garder ce beau vert, il vaut donc mieux favoriser les cuissons sans contact avec l’eau (d’où la cuisson à la vapeur) pour éloigner au maximum les H+.

Une grande quantité d’eau permet également de diluer l’acide et donc de garder la chlorophylle plus longtemps.

asperges

La chimie des couleurs de l’automne

La chlorophylle n'est pas un composé très stable: la lumière brillante du soleil la décompose. Ainsi, en été, pour garder cette belle couleur verte de leurs feuilles, les plantes en synthétisent continuellement.

En automne, les températures plus basses (surtout la nuit) favorise la destruction de la chlorophylle et le renouvellement chlorophyllien se trouve fortement ralenti. Seul reste en place dans les feuilles un autre pigment, jusque là masqué par la chlorophylle, la carotène (plus stable)  qui réfléchit la lumière jaune.

automne
Source ICI

Les rouges, les pourpres, et leur combinaisons qui caractérisent le feuillage d'automne proviennent d'une autre famille de pigments : les anthocyanes. A la différence des deux précédents, ceux-ci n’apparaissent qu’au moment de l’automne. Pourquoi la synthèse d’un nouveau pigment au moment même où les feuilles vont tomber ? Plusieurs théories sont avancées…dont en particulier la possibilité grâce à ce pigment de se protéger des effets de la lumière afin de récupérer un maximum de nutriments présents encore dans la feuille avant sa chute.

Pour en savoir plus

http://fr.wikipedia.org/wiki/Chlorophylle

http://www.scienceamusante.net/wiki/index.php?title=La_chlorophylle

http://fr.wikipedia.org/wiki/Changement_de_couleur_des_feuilles

http://www.looknature.fr/main/focus/details/feuillesaut.php

Posté par pascale72 à 00:00 - Nature - Commentaires [5] - Permalien [#]