Lumière

- Lumière
- Couleurs du ciel
- Diffusion de Rayleigh
- Luminosité et magnitude
- Lumière et température
- Aurores polaires
- Effet Doppler et red shift
- Lentilles gravitationnelles

Lentilles gravitationnelles

Lentille optique classique

Pour bien comprendre le phénomène des lentilles gravitationnelles, étudions le principe d'une lentille classique. La propagation de la lumière dépend du milieu dans lequel elle a lieu : elle ne se propage pas de la même manière dans le vide et dans l'eau ... Chaque milieu (zone remplie d'un matériau) est caractérisé par un indice : l'indice de réfractionRéfraction
Phénomène optique de déviation des rayons lumineux lors de la traversée d'un milieu. (n). D'origine électromagnétique, il détermine les paramètres des rayons lumineux (vitesse, direction, atténuation ...).

Lorsqu'un faisceau de lumière change de milieu, sa direction de propagation (en particulier) est modifiée.

Pour entrer dans une lentille, la lumière passe de l'air (n = 1) au verre (n = 1,5). Le faisceau arrivant sur la surface air-verre (l'interface) ne ressort pas dans le verre avec la même inclinaison. A l'interface, le faisceau incident crée un faisceau réfléchi qui repart dans l'air et un faisceau transmis (encore appelé réfracté) dans le verre. L'indice de réfraction du verre étant plus important que celui de l'air (on dit que le verre est un milieu plus réfringent), le faisceau transmis est dévié vers la normale (en pointillés blancs) du milieu.

Une lentille optique est constituée de 2 interfaces (air-verre et verre-air). Ce phénomène de réfraction est donc répété ce qui a pour effet de dévier le faisceau incident. Les propriétés géométriques (taille, distance ...) des images formés par les lentilles dépendent de l'indice de réfraction n et de la courbure de l'interface. (On définit alors la vergence, la focale, les éléments cardinaux ...).

Lentille gravitationnelle

D'après la relativité générale d'EinsteinEINSTEIN, Albert
1879 - 1955
Physicien allemand. Prix Nobel de physique 1921. Etudie le mouvement brownien et l'effet photoélectrique. Il élabore la théorie de le relativité (restreinte puis générale)., la présence d'une masse (comme une étoileEtoile
Boule de gaz en fusion qui émet de la lumière., une galaxieGalaxie
Groupe d'étoiles et de nuages de poussières et de gaz en rotation. ...) déforme la courbure de l'espace-tempsEspace-temps
Concept mathématique remplacant l'espace et le temps absolus en relativité.. Ainsi, lorsque la lumière d'un objet lointain passe à proximité de cette masse, elle est déviée. Un observateur voit donc l'image de l'objet à une position différente de la position réelle de l'objet considéré.

Reprenons. L'objet lointain (en jaune) émet de la lumière (en vert). Une importante masse (en rouge) creuse l'espace-temps ce qui fait dévier les rayons. L'observateur (en bleu) reçoit les rayons déviés et voit une image "virtuelle" l'objet, c'est-à-dire qu'il voit l'objet à une position apparente ("à un endroit où il n'est pas").

Bien entendu, si l'alignement est parfait, la déviation des rayons lumineux se fait tout autour de la masse (rouge). On observe alors un anneau de positions apparentes : l'anneau d'Einstein.

Cet effet a été observé en 1919 lors d'une éclipseEclipse
Phénomène d'occultation d'un corps par un autre. de Soleil : une étoile théoriquement derrière le Soleil a pu être observée. Puis en 1979, 2 images identiques du quasarQuasar
Galaxie très lointaine dont la forte luminosité provient probablement de l'effondrement de la matière dans un trou noir. QSO(0957+561) ont été détectée.

Haut de page
Accueil | Plan du site

Mai 2012