Les ondes

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Aujourd'hui, l'explication de la nature de la lumière relève d'une théorie (mécanique quantique) pour laquelle elle est à la fois une onde et une particule ; c'est pourquoi on parle de la dualité onde-particule.

Une fois qu'ils ont réalisés que la lumière possédait une longueur d'onde, ils se sont rendus compte que c'est justement celle-ci qui en détermine la couleur. Le tableau ci-dessous indique les longueurs d'ondes visibles à l’œil nu.

Couleur

Longueur d'onde (en nm)

Rouge

700

Orange

650

Jaune

600

Vert

550

Bleu

500

Violet

450

L’œil humain n'est sensible à la lumière que dans l'intervalle de longueurs d'onde compris entre 400 nm et 700 nm. Mais existe-t-il des longueurs d'onde plus grandes ou plus petites ? Cette question laisse entrevoir la possibilité de l'existence de lumière invisible, possibilité vérifiée grâce aux travaux de James Clerk Maxwell en 1865.

Maxwell est considéré comme le créateur de l'électricité et du magnétisme. En 1865, il a formulé une grande synthèse de tous les phénomènes électriques et magnétiques, les fameuses "équations de Maxwell". En combinant ces équations, il a réussi à montrer qu'un champ électrique variable produit un champ électromagnétique variable qui en retour produit un champ électrique variable ; le résultat est une onde qui se déplace à la vitesse de la lumière et qui a toutes les propriétés de la lumière.

Maxwell en a conclu que la lumière est une onde électromagnétique, et qu'il n'y a aucune raison de limiter la longueur d'onde de celle-ci à l'intervalle correspondant au spectre de la lumière visible.

En 1888, Heinrich Hertz réussit à l'aide d'un circuit électromagnétique à produire des ondes électromagnétiques dont la longueur était un million de fois plus grande que celle de la lumière visible. Ils ont donnés le nom d'onde radio à cette sorte de lumière invisible. Depuis, on a pu observer des ondes électromagnétiques dont la longueur varie entre 10-16 m et plusieurs milliers de kilomètres.

Heinrich Hertz (1857-1894)

Source : https://fr.wikipedia.org/wiki/Heinrich_Rudolf_Hertz

Les différentes régions du spectre se caractérisent par la longueur des ondes, mais aussi par leur fréquence, définie comme le nombre de battements qui passent par un point donné en une seconde. L'unité de fréquence est le hertz (en l'honneur du découvreur des ondes radio ; 1 Hz = 1 battement par secondes. Plus la longueur d'onde est petite, plus les battements sont rapprochées, et plus la fréquence est grande (on parle alors de haute fréquence). La fréquence est donc inversement proportionnelle à la longueur d'onde. (Trouver formule)

2.5. Les différentes catégories de rayonnement:

Voici une brève description des différentes catégories de lumière que l'on retrouve dans le spectre électromagnétique, par ordre croissant d'énergie.

2.5.1. Ondes radio :

Les ondes radios sont des perturbations des champs électriques et magnétiques, de la même nature que la lumière. Le son est une onde qui se propage dans l'air ; toutefois, les ondes qui transportent les émissions radio de l'antenne émettrice à un poste récepteur ne sont pas des ondes sonores. Une antenne radio émettrice produit de la lumière tout comme un néon ; la différence, c'est qu'il s'agit d'ondes de type radio, un genre d'ondes que nos yeux ne peuvent percevoir, pas plus que nos oreilles.

Les ondes radio ont une longueur de l'ordre du mètre, ce qui correspond à une fréquence de l'ordre de 100 millions de hertz. Elles sont déformées selon un code qui représente le son ou l'image qu'elles ont pour mission de transmettre. Un récepteur capte les ondes puis décode le signal, transformant les déformations en une reproduction plus ou moins fidèle du son ou de l'image originale.

source :http://www.linternaute.com/science/technologie/est-ce-que/ondes-radio/ondes-radio.shtml

2.5.2. Micro-ondes :

Les micro-ondes qui s'activent dans nos fours sont parmi les ondes lumineuses qui ont le moins d'énergie ; en fait, elles ont moins d'énergie que les ondes infrarouges ou visibles qui se dégagent de l'élément chauffant d'un four conventionnel. Leur efficacité est due à un effet à la fois subtil et violent qu'on nomme la résonance.

Ce que nous mangeons contient une très grande proportion d'eau. Or les molécules d'eau possèdent une fréquence propre qui correspond à celle des micro-ondes. Lorsqu'elles sont "secouées" par les micro-ondes, elles entrent en résonance, c'est-à-dire que leur mouvement est démultiplié. La température d'un objet étant une mesure du niveau d'agitation de ses molécules, les micro-ondes augmentent ainsi la température de l'eau contenue dans les aliments.

2.5.3. Infrarouge :

Cette catégorie d'ondes invisibles de faible énergie est connue de tous, entre autres par l'application qu'en font certaines chaînes de restauration rapide : comme par exemple, lorsque notre frite est prête avant que notre hamburger soit cuit, on la fait "patienter" sous de petites ampoules oranges qui ont la propriété de la garder bien au chaud. Bien qu'elles émettent une certaine quantité de lumière visible, ces ampoules émettent surtout de l'infrarouge, que l'on associe en général à la chaleur (bien que la lumière visible crée aussi une sensation de chaleur).

Les applications de ce type de lumière ne se limitent pas à l'industrie de la restauration. La technologie militaire a développé des lunettes spéciales