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Ce phénomène a été étudié par le savant anglais John William Strutt, alias [[lord Rayleigh]]. C'est à elle que l'on doit le bleu du ciel et le rougeoiement de certains levers et couchers de soleil. Mais... le premier savant qui a commencé à expliquer correctement la couleur bleue du ciel a été [[John Tyndall]], en 1859.
 
Ce qui se passe lorsqu'un photon vient frapper un atome ou une molécule dépend de l'énergie de ce photon. Si cette énergie correspond à une des différences d'états énergétiques possibles de cet atome ou de cette molécule, alors le photon est absorbé et l'atome ou la molécule passe à un état excité, avant de retomber dans son état fondamental en émettant un photo de même énergie. Il s'agit là d'un phénomène de résonance (avec un seul ''n'', à ne pas confondre avec la résonnance des cloches ou d'autres objets sonores.
 
Le phénomène de résonance fait appel à la notion d'oscillateur. Imaginons un enfant jouant sur une balançoire ; la durée de ses oscillations est à peu près constante et d'autant plus grande que les cordes ou les chaînes de la balançoire sont plus longues. Cela peut donner par exemple une '''période''' (durée d'une oscillation) de 4 s et une '''fréquence''' (nombre d'oscillations par unité de temps) de 0,25 Hz. Cette fréquence « naturelle » est la '''fréquence propre''' du système oscillant.
 
Il n'est pas conseillé de secouer violemment l'enfant mais nous pouvons le remplacer par un sac de sable. Si nous secouons ce sac avec une fréquence de 5 Hz, nous le ferons certes bouger mais avec une amplitude très faible, même si nous y mettons beaucoup d'énergie. Si nous voulons obtenir un balancement par minute, il sera plus facile d'atteindre une grande amplitude mais il faudra opérer « en force ». En revanche, avec un effort très faible mais synchronisé avec la fréquence propre, nous provoquerons facilement un mouvement de grande amplitude, mettant à profit le phénomène de '''résonance'''.