Rayonnement électromagnétique visible à l'œil humain, étudié ici pour son comportement dans les résonateurs.La lumière est un rayonnement électromagnétique qui se situe dans le spectre visible, avec des longueurs d'onde typiquement comprises entre environ 380 et 750 nanomètres. Elle se comporte à la fois comme une onde et comme un flux de particules appelées photons, une dualité qui est au cœur de la mécanique quantique. Dans le contexte des résonateurs, la lumière peut être confinée et amplifiée, donnant lieu à des phénomènes tels que les ondes stationnaires, l'action laser et l'électrodynamique quantique en cavité, où l'interaction entre la lumière et la matière est renforcée.
La théorie ondulatoire de la lumière a été établie par Christian Huygens au XVIIe siècle, tandis que la nature corpusculaire a été relancée par Albert Einstein en 1905 avec son explication de l'effet photoélectrique, pour laquelle il a reçu le prix Nobel en 1921.
La lumière se propage sous forme de champs électriques et magnétiques oscillants, et son interaction avec la matière dépend de l'énergie de ses photons. Dans un résonateur, tel qu'une cavité optique munie de miroirs, la lumière fait des allers-retours, et seules certaines fréquences satisfaisant la condition de résonance sont maintenues. Ce confinement peut augmenter considérablement l'intensité du champ lumineux et la force de son couplage avec des atomes ou d'autres particules, permettant un contrôle précis des états quantiques et rendant possibles des technologies comme les lasers et les capteurs optiques.
La lumière dans les résonateurs est utilisée dans la technologie laser, les communications optiques et le calcul quantique, où elle sert de support à l'information et d'outil pour manipuler les états quantiques.
La vitesse de la lumière dans le vide est exactement de 299 792 458 mètres par seconde, une constante fixe qui définit le mètre lui-même.
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