Ressources bibliographiques (Doc Forum des sciences)

Différentes propriétés physiques de la lumière : la réflexion « onde de lumière rebondissant sur un objet », la réfraction « courbure des rayons lumineux quand ils passent d'un milieu à un autre », ou encore le passage puis la déviation de la lumière au travers des objets translucides tels que le verre, ont permis de concevoir à l'aide de miroirs et lentilles, des outils collectant ou piégeant la lumière.C'est le cas du microscope, avec l'invention de cet outil, la matière de l'infiniment petit nous est devenue accessible… De nombreuses ressources documentaires peuvent être consultées et empruntées à La Doc (ou bibliographie sur demande en fonction de l'âge) sur les inventeurs des premiers microscopes (dont R. HOOKE), leurs utilisateurs prestigieux et savants (Pasteur en particulier), ou leurs usages. 

Pour avoir une idée de l'évolution et de l'actualité de cet outil, nous vous proposons :

• le Hors Série "voir l'invisible : comment la science repousse les limites de notre regard" regorgeant d'informations fondamentales sur l'interaction matière et lumière pour capter le minuscule et l'invisible. « Sans le microscope, la notion même de cellule n'aurait pas existé » ; « le microscope électronique à partir des années 1950 a dévoilé toute la complexité de la matière et du vivant ». 
  [ source : N°252 de la revue « Science & Vie » septembre 2010 ].
• Une infographie sur le microscope électronique « le microscope électronique en transmission ou MET, inventé en 1931, fait appel à un faisceau d'électrons canalisés par des lentilles magnétiques, pour sonder de fines tranches de matières »
  [ Source : « le Monde » samedi 4 février 2012 ].
• Un article sur la technique de microscopie optique à fluorescence intitulé « des feuilles de lumière pour filmer les débuts de la vie ». Ce type de microscope permet d'étudier « l'ensemble des mouvements et les divisions cellulaires lors du développement embryonnaire précoce ».
  [ Source : « le Monde » 16 juin 2012 et S&V HS N°252 ].

Là aussi, les savants se sont servis des propriétés de la lumière pour voir … beaucoup plus loin. Ainsi, pour collecter et concentrer la lumière de l'univers, ils ont utilisé miroirs et lentilles et ont conçu des lunettes astronomiques et des télescopes. Ils sont les outils principaux des astronomes car ils « captent des lumières de plus en plus faibles d'astres de plus en plus lointains et en révèlent la composition ». On pense bien sûr à la première lunette que Galilée a orientée vers le ciel, puis au télescope perfectionné par Newton, (le célèbre savant physicien des premières lois de la gravitation mais aussi celui qui a contribué à la connaissance de l'optique « en décomposant un rayon de lumière en plusieurs couleurs »), et aussi au télescope très puissant pour l'époque utilisé par Edwin Hubbledès 1924 et qui lui a permis de « prouver qu'il existait d'autres galaxies en dehors de notre Voie lactée ». 
[ source : la revue « Tout comprendre » N°24 de septembre 2014 ]. 

La Doc du Forum :

• met à votre disposition des panoramas de presse sur l'actualité de ces instruments dont les télescopes spatiaux Hubble, Planck ou Herschel, à proposer plutôt aux lycéens, mais aussi aux collégiens.
• prête ses ressources documentaires sur ces sujets, dont bon nombre est accessible aux enfants. (bibliographie ou sélection sur demande).
• invite les connaisseurs à lire des articles de revues généralistes tel celui sur le télescope deFoucault 
  [ source : la revue « Découverte » N°393 page 42 à 47 juillet-août 2014 ].
• relève pour tous les dernières actualités, par exemple sur le recours aux microlentilles gravitationnelles pour détecter la lumière des exoplanètes, ou sur le télescope Bicep2 qui « observe le rayonnement du fonds diffus cosmologique » et dont les observations permettent aux chercheurs d'affirmer « que le cosmos a connu une inflation exceptionnelle à l'origine de la formation des galaxies et de la matière dont nous sommes faits ».
  [ source : « le Monde » 19 mars 2014 ].

Tous ces outils d'observation sont par ailleurs présentés de façon claire dans un Hors Série essentiel sur le sujet, ainsi que les dispositifs d'analyse et de mesure de la lumière comme les photomètres, spectrographes, interféromètres qui, eux, aident à « connaître la température, la forme d'un astre… pour savoir s'il s'agit d'une étoile, d'une planète, d'une galaxie » …
[ source : N°252 de la revue « Science et Vie » septembre 2010 pages 22 à 27 ].

La photochimie concerne « la transformation des molécules sous l'effet des radiations lumineuses ». On retrouve cette interaction en photographie, photosynthèse et aussi en … bronzage
[ source : « La lumière » fiche éditée chez Aedis ]. 
La photophysique décrit « la fluorescence, la vision des couleurs et les effets photoélectrique, photovoltaïque, etc.
[ source : dépliant « La lumière » fiche éditée chez Aedis ]. 

La Doc du Forum dispose de multiples ouvrages adaptés à tous les classes d'âge sur ces sujets : vous pouvez les emprunter pour créer vos ateliers, vos séances ou vos expérimentations. Mais, pour cette newsletter, nous faisons un flash particulier sur le premier procédé de photographie en couleur, la plaque Autochrome, puisque cette invention de Louis Lumière a tout juste 110 ans ! Son secret repose sur l'utilisation sur la plaque d'une matière particulière « la fécule de pomme de terre teintée, permettant de capter et filtrer la lumière ».
[ source : www.institut-lumiere.fr ]. 
On citera aussi les 120 ans de la première projection d'images en mouvement à la séance inaugurale du cinématographe des frères Lumière, ce qui allait rendre obsolète l'usage des lanternes magiques.

Les artistes se servent des propriétés physiques de la lumière : réflexion, déviation de la lumière dans l'eau ou le verre par réfraction pour créer leurs œuvres. On en donne ci-après des exemples forcément de façon très subjective et incomplète :

- le photographe d'art, Arte Wolfe capte les matières translucides : glace, icebergs, vapeur d'eau quand les rayons de lumière s'y infiltrent. 
[ source : émission « Voyages au bout du monde » ].

- le sculpteur Alexander Calder, dans certaines de ses œuvres, dit « se servir de la lumière comme d'un matériau de construction » ; Daniel Buren dans son œuvre "la cabane éclatée" joue avec le matériau verre et la lumière qui y pénètre 
[ source : le LAM Villeneuve d'Ascq]. 

- l'architecture des cathédrales gothiques « avec l'irrégularité de leurs surfaces et la dentelle de leurs pierres renvoie la lumière comme nulle autre ».
[ source : revue « L'objet d'art » Hors série exposition N°77 ].

- la lumière des impressionnistes décompose les tons en touches de matière de couleurs pures « ce qui n'est que brouillon de couleurs devient par magie paysage lumineux » 
[ sources : exposition « Cathédrales, 1789-1914 : un mythe moderne » au Musée des Beaux arts de Rouen et revue « Dada » N°52 décembre 1998 ]. 

- dans les tableaux de Pierre Soulages où le noir « accroche la lumière », « les sources d'éclairage révèlent la matière épaisse, scarifiée, grattée, ou lisse » [source : article "le noir est mis" de la revue « Télérama » du 02-06-2014 ]. Dans ses vitraux créés pour l'abbaye de Conques, il « exploite toutes les ressources de la matière-lumière dans un édifice roman ». 
[ source : revue « L'objet d'art » Hors série N°47 ]. 

- l'architecte Jean Nouvel joue particulièrement avec la lumière et les matières transparentes comme le verre dans ses constructions : l'Institut du monde arabe à Paris (avec ses moucharabiehs), la Tour Agbar à Barcelone ; Leoh MING PEI allie lui, lumière et matière (verre et métal) à la pyramide du Louvre. 

- en archéologie, on utilise « des pinceaux de lumière -allant des rayons X à l'infrarouge- produite par le synchroton Soleil à Saclay pour sonder les secrets microscopiques de la matière minérale et organique. 
[ source : le Monde 18-09-2013 ]. 
Un « robot archéologue », muni d'un scanner laser et d'une caméra infrarouge « explore des tunnels ou des conduits pour révéler le contenu d'une pyramide » 
[ source : Le Monde 15-01-2004 ]. 

Pour vos activités, la Doc du Forum met à votre disposition gratuitement des ressources de ses rayons "art et sciences", " couleur" (sur le vitrail, les ombres entre autres), "image" (sur les illusions d'optique), "matériaux" dont le verre, fourmillant de documents et de guides d'expériences…

Objet par ailleurs de l'Année internationale de l'ONU, nous aurions pu évoquer :
- la cristallographie, l'ensemble des méthodes scientifiques « permettant de révéler la structure des matériaux cristallins ». Les cristallographes, avec le microscope électronique « étudient la matière microscopique des matériaux ou de grosses molécules biologiques comme les virus ». 
[ source : vidéo du CNRS « la cristallographie : la matière révélée » ]. 

- ou la radiocristallographie, très utilisée en biologie moléculaire « on éclaire le matériau avec une source de rayons X ». 
[ source : page 43 de la revue « S&V » Hors série N°252 ]. 

Le dossier aurait été trop long et nous préférons vous réserver, sur demande, une bibliographie pouvant comprendre vidéos, expositions, ateliers, documents, articles d'actualité.