La dualité onde-particule
La photosynthèse est un phénomène biologique utilisant les radiations visibles. Afin de bien comprendre comment les organismes utilisent la lumière, il est nécessaire de rappeler quelques notions à son sujet.
Le spectre électromagnétique est composé d'ondes de différentes longueurs (unité de mesure : cm). Les plus courtes, de l'ordre de 10-12 - 10-10 cm sont regroupées sous l'appellation “rayons cosmiques” tandis que les plus longues ou ondes radio ont une longueur comprise entre 10 et 100 cm.
Les radiations visibles occupent un mince faisceau situé entre le rayonnement ultraviolet et infra-rouge.
Comme toutes les ondes, chaque radiation visible est caractérisée par une longueur, notée λ.
son unité de mesure est le nm (10-9m)
La décomposition de la lumière solaire par les gouttes de pluie rend compte de l'hétérogénéité spectrale de la lumière blanche. C'est Newton qui le premier est parvenu à décomposer la lumière blanche et ses composantes à l'aide d'un prisme (Tableau 1) .
Longueur d'onde (nm) | Couleur | Energie associée (kJ mole-1) |
700 | rouge | 171,0 |
650 | rouge orangé | 184,0 |
600 | jaune | 199,5 |
500 | bleu | 239,5 |
400 | violet | 299,3 |
La décomposition très fine de chaque composant permet de dégager la notion de lumière monochromatique, c'est-à-dire composée d'une seule longueur d'onde.
A chaque onde est associé un quantum d'énergie, appelé photon. L'idée d'une quantification de l'énergie des photons a été développée par Albert EINSTEIN en 1905, à partir de l'étude du rayonnement du corps noir par Max PLANCK. L'ensemble de ces travaux a permis de mettre en évidence les propriétés corpusculaires à la lumière. En 1924, le physicien français Louis DE BROGLIE généralisait la notion de dualité onde-particule. Ainsi, les photons doivent être considérés comme des « paquets » d'énergie élémentaires qui peuvent être échangés avec l'environnement. Ces échanges seront explicités dans le paragraphe "La nécessité de la structuration des molécules de pigments".