LA LUMIÈRE - 5
[ 1 ][2 ][3 ][ 4 ][5 ]

autre dossier

spectre électromagnétique

Les ondes électromagnétiques forment le spectre électromagnétique. Ce spectre comprend tout une gamme d'ondes, dont les ondes visibles (les couleurs) qui composent la lumière. Les ondes sont caractérisées par leur fréquence et leur longueur d'onde. Dans le vide, elles se propagent toutes à la vitesse c=300 000 000 m/s. longueur d'onde et fréquence sont liées par la formule:
c=longueur d'onde x fréquence.
On distingue, classées par fréquence croissante, les ondes suivantes:
note: la notation nm signifie manomètre = 10^-9 mètre soit 1 millionième du mètre.
les longueurs d'onde sont indiquées, elles s'expriment en mètre (ou dérivés) car ce sont des longueur.
la fréquence (en HZ) peut être calculée en divisant c (300 000 km/s) par la logueur d'onde.
La fréquence augmente quand la longueur d'onde diminue et que l'énergie des ondes augmentent ainsi que leur pouvoir de pénétration.

ondes radios 30 cm - 1km

les micro-ondes 1mm-30cm

les ondes infrarouges ~ 0,01mm

lumière visible 660-780 nm 610-660 nm 560-610 nm 510-560 nm 450-510 nm 410-440 nm 380-410 nm

les ondes ultraviolets ~100 nm

les rayons X ~1nm

les rayons gamma ~0,01 nm

autre representation.

Les ondes, quelle utilité pour les hommes?

Les rayons gammas, très dangereux, peuvent traverser le ciment et même le plomb. Ils détruisent les cellules des organismes vivants. Les rayons X quant à eux, traversent les tissus de notre corps mais sont arrêtés par les os. Ce qui permet de faire des radios. Les rayons ultraviolets, en provenance du Soleil,  sont en partie arrêtés par la couche d'ozone qui entoure la Terre. Ceux qui réussissent à passer font la joie des adeptes du bronzage mais sont nocifs à forte dose.  Les infrarouges sont émis par tous les corps chauds. On ne les voit pas mais on les sent. Le satellite Chandra capte les infrarouges émis par les corps célestes et les scientifiques en font des images. Certaines plaques de cuisson les utilisent pour cuire les aliments Les micro ondes sont utilisées par les radar pour localiser des objets. Les pêcheurs les utilisent pour trouver les bancs de thons. Les policiers pour déterminer la vitesse des voitures. Le four à micro-ondes utilisent ces ondes pour cuir les aliments en transférant de l'énergie aux molécules d'eau.  Les ondes radios sont utilisées pour transporter sons, images ou données numériques. Le spectre des ondes radions est divisé en bandes de fréquences et chaque bande est associé à une fonction donnée. Ce sont des ondes porteuses qui transportent les messages radios, les images de T.V., les émissions de satellites ....

interférences

Lorsque 2 ondes se rencontrent, il peut y avoir interférences.  Des couleurs brillantes disposées selon des dessins complexes apparaissent.

Et après?

La lumiere sec omporte comme une onde.  Mais parfois, elle se comporte comme un jet de particules.
C'est le modèle corpusculaire de la lumière. Ces particules sont appelées photons, et se déplacent à la vitesse c.
C'est le domaine de la physique quantique.... Newton a éte un des premiers a vouloir interpréter la lumiere comme des
"corpuscules" qui se déplacent a grande  vitesse. Ce modele a ete ensuite remplacé par le modele ondulatoire.
Einstein a de nouveau remis en question la nature ondulatoire de la lumiere en montrant que la lumiere
se comporte parfois comme une onde ou parfois comme un ensemble de particules suivant l'experience que l'on fait. 

La lumiere est tellement complexe qu'on ne peut ni l'assimiler a des ondes ou a des particules mais on
peut utiliser l'un ou l'autre modele en fonction du phenomene etudie/ 

Le phenomene de diffraction de la lumiere s'explique
et se met en formule en considerant le modele ondulatoire.

Le phenonme d'interference aussi s'explique si on considere la lumiere constituées de fronts d'ondes
qui se propagent et qui peuvent se superposer et s'aditionner (positivement ou negativement)
ici on dispose de 2 sources (bleu et rouge)
qui emettent des ondes associées
a une frequence donnée. (une longueur d'onde donnée).
Les fronts d'ondes (relient les sommets des ondes, sommets
des vagues dans le cas d'ondes dans l'eau) se superposent
et forment, plus loin, un motif constitué de zones grises  et
de zones brillantes.

Le phenomene photoelectrique s'explique en considerant la lumiere comme un jet de photons
(particules portant une energie elementaire proportionnelle a la frequence de la lumiere)
capables d'ejecter des electrons d'une plaque en métal. Les electrons mis en mouvement
par les photons produisent un courant electrique qui peut etre detecté. Les electrons sont
ejectés de leur position que si la lumiere est associée une frequence plus grande q'une valeur donnée.
Cette valeur permet aux electrons de se liberer de leurs atomes.

L'energie portée par les photons (proportionelle a la frequence) est transmise aux electrons
et leur permettent de se liberer des atomes auquels ils sont liés et de se deplacer vers une plaque
positive. Energie photon = energie de liberation + energie de mouvement (l'electron a une vitesse).

Plus tard, De Broglie montra que les particules, comme les electrons, ont aussi une double identité.
Les electrons se comportent comme des ondes ou comme des particules suivant la facon
dont on les observe au travers une experience. En fait, n'importe qu'elle objet pourrait etre
associé a une onde mais seules les objets minuscules comme les electrons ou protons
ont une frequence non negligeable. bizarre, bizarre..


LIENS:

Un site à voir . Un dossier lumière et couleurs tout en illustrations.
On y retrouve le spectre des couleurs en fonction des longueurs d'onde.
dossier sur la lumière illustré d'animations.
Un bon site pour en savoir plus sur les ondes électromagnétiques, l'optique et ... la physique quantique. Un chapitre sur les interférences. niveau lycée et plus.

Un cours de physique optique.

cours d'optique en ligne. très complets et surtout très clairs. Pour tous.

dossier sur la lumière et sur lex expériences de Newton 

site sur la photographie , explications techniques 
  

site en anglais s ur les ondes

site sur la Physique en anglais