Dans la Nature, les sources primaires de lumière sont par exemple le Soleil, les étoiles, la lave, le feu, et les sources primaires animales sont : les lucioles, les vers luisants, etc. Au-delà de ces sources, découvrons quels sont les principes qui permettent à la Nature d’émettre de la lumière.
Les deux grands principes d'émission de la lumière
Les deux manières les plus connues pour produire de la lumière sont l’incandescence (l’émission d’un rayonnement lumineux visible à partir d’un corps porté à très forte température, ie d’une réaction thermique) et la luminescence (la production d’un photon, particule « froide », qui crée le phénomène lumineux que l’on voit). L’incandescence est une émission de lumière dite « chaude » par opposition à la luminescence qui est dite «froide ». Le soleil, la lave ou le feu sont l’illustration du principe d’incandescence dans la Nature, ce principe est loin d’être le plus répandu.
La bioluminescence
La bioluminescence se définit comme la production active de lumière par des organismes vivants. La lumière émise résulte d’interactions entre particules électriquement chargées. La luminescence trouve en effet son origine dans le cœur des atomes et des molécules du corps « lumineux » : ceux-ci absorbent de l’énergie (venant de l’environnement ou fournie par une source d’énergie) et passent alors dans un état dit « excité », avant de revenir à leur état initial en émettant de la lumière.
Elle est très fréquente dans le Nature et particulièrement en milieu marin. La « luminescence marine », qui est en effet produite par des algues unicellulaires comme Noctiluca miliaris; près de 80% des organismes marins sont dotés de cette faculté. La luminescence se rencontre également sur terre en observant des invertébrés tels que les vers-luisants ou les lucioles.
La fluorescence
Il convient de distinguer luminescence et fluorescence.
La fluorescence n’est visible, pour sa part, que pendant la durée d’éclairage avec des lampes adaptées. Si cette source lumineuse est éteinte, la fluorescence disparaît. Elle est provoquée par l’excitation des electrons d’une molécule (ou atome) résultant généralement de l’absorption d’un photon immédiatement suivi d’une absorption spontanée. De nombreux minéraux sont fluorescents tels l’aragonite, la calcite, la danubrite, le gypse, la jadéite, la magnésite, l’opale, le quartz, la topaze, etc. D’autres cas peuvent être observés dans la nature généralement sous lumière UV; c’est le cas des champignons, des bananes, de la quinquina, mais également d’arthropodes comme les scorpions, de mammifères comme les Didelphidae, de poissons comme l’éperlan, d’amphibiens comme la grenouille arboricole.
La Phosphorescence
Outre la bioluminescence et la fluorescence, un autre type de production de lumière est observable chez les invertébrés : la phosphorescence.
Les mécanismes physiques de la phosphorescence, sont très proches de ceux de la fluorescence. Les électrons sont maintenus en état de stimulation grâce à l’absorption de la lumière. Contrairement à la fluorescence, ils ne reviennent pas immédiatement à leur état initial, mais observe un retard temporel impliquant que la lumière est émise avec le même retard. Après extinction de la source lumineuse à l’origine du stimulus, les substances phosphorescentes prolongent la production de lumière pendant quelques secondes à plusieurs heures suivant les organismes. Le phénomène tient sont nom du phosphore blanc qui s’illumine dans le noir bien que la réaction derrière soit en fait une réaction d’oxydation appelée chimiluminsecnce.
Les aluminates de terres rares sont phosphorescents, leurs propriétés sont exploitées pour illuminer les aiguilles de nos montres et autres réveils.
