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Lumière visible

La lumière visible, appelée aussi spectre visible ou spectre optique est la partie du spectre électromagnétique qui est visible pour l'œil humain.

Le domaine visible du spectre électromagnétique
Le domaine visible du spectre électromagnétique

Il n'y a aucune limite exacte au spectre visible (La lumière visible, appelée aussi spectre visible ou spectre optique est la partie du spectre électromagnétique qui est visible pour l'œil humain.): l'œil humain adapté à la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde...) possède généralement une sensibilité maximale à la lumière de longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en...) d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans transporter de matière.) d'environ 550 nm, ce qui correspond à une couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes lumineuses, avec une (ou des) amplitude(s) donnée(s).) jaune-verte. Généralement, on considère que la réponse de l'œil couvre les longueurs d'ondes de 380 nm à 780 nm bien qu'une gamme de 400 nm à 700 nm soit plus commune. Ces extrêmes correspondent respectivement aux couleurs violet (Le violet est une couleur, composée d'un mélange de bleu (environ 50% de luminosité) et de rouge (environ 25% de luminosité) en synthèse additive, et d'un mélange de magenta (environ 100%) et...) et rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.) Cependant, l'œil peut avoir une certaine réponse visuelle dans des gammes de longueurs d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales. Elle...) encore plus larges.

Les longueurs d'onde dans la gamme visible pour l'œil occupent la majeure partie de la fenêtre optique (L'optique est la branche de la physique qui traite de la lumière, du rayonnement électromagnétique et de ses relations avec la vision.), une gamme des longueurs d'onde qui sont facilement transmises par l'atmosphère de la Terre (L'atmosphère terrestre est l'enveloppe gazeuse entourant la Terre solide. L'atmosphère sèche est constituée de 78,11 % d'azote, 20,953 % d'oxygène et de 0,934 % d'argon pour les gaz majeurs. Les gaz mineurs, dont...).

L'ultraviolet (Le rayonnement ultraviolet (UV) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde intermédiaire entre celle de la lumière visible et celle des rayons X.) (UV) et l'infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde supérieure à celle de la lumière visible mais plus courte que celle des micro-ondes.) (IR) sont souvent considérés comme "lumière" mais ne sont pas visible par les humains; bien que de même nature que la lumière visible (La lumière visible, appelée aussi spectre visible ou spectre optique est la partie du spectre électromagnétique qui est visible pour l'œil humain.) (comme la lumière visible, l'ultraviolet et l'infrarouge sont des ondes électromagnétiques)

Utilisation historique du terme

Deux des plus anciennes explications du spectre optique furent faites par Isaac Newton (Sir Isaac Newton était un philosophe, mathématicien, physicien et astronome anglais né le 4 janvier 1643 du calendrier grégorien[1] au manoir de Woolsthorpe près de Grantham et mort le 31 mars 1727[1] à Kensington. Figure emblématique des...), quand il écrit sont livre Opticks, et par Goethe, dans sa Théorie des couleurs.

Newton a utilisé pour la première fois le terme spectre (du latin " apparence " ou " apparition ") dans un texte imprimé en 1671 en décrivant ses expériences en optique. Newton avait observé que, quand un petit rayon de lumière blanche du Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile centrale du système solaire. Dans la classification...) touche la face d'un prisme en verre (Le verre, dans le langage courant, désigne un matériau ou un alliage dur, fragile (cassant) et transparent au rayonnement visible. Le plus souvent, le verre est constitué d’oxyde de silicium (silice SiO2) et de...) à un certain angle (En géométrie, la notion générale d'angle se décline en plusieurs concepts apparentés.), une partie du rayon est déviée et une autre traverse (Une traverse est un élément fondamental de la voie ferrée. C'est une pièce posée en travers de la voie, sous les rails, pour en maintenir l'écartement et l'inclinaison, et transmettre au ballast les...) le prisme en en ressortant sous forme de bandes colorées. Newton fit l'hypothèse que la lumière était faite de "corpuscules" (particules) de différentes couleurs, et que chaque couleur de lumière avait sa propre vitesse (On distingue :) en milieu transparent, avec la couleur rouge la plus rapide et la violette la plus lente (La Lente est une rivière de la Toscane.). Le résultat était que la lumière rouge était moins déviée (réfractée) que la violette en passant au travers du prisme, ceci créant un spectre de couleurs.

Newton divisa le spectre en sept couleurs nommées : rouge, orange, jaune (Il existe (au minimum) cinq définitions du jaune qui désignent à peu près la même couleur :), vert (Le vert est une couleur complémentaire correspondant à la lumière qui a une longueur d'onde comprise entre 490 et 570 nm. L'œil humain possède un récepteur, appelé cône M, dont la bande passante est axée sur...), bleu (Bleu (de l'ancien haut-allemand « blao » = brillant) est une des trois couleurs primaires. Sa longueur d'onde est comprise approximativement entre 446 et 520 nm. Elle varie en luminosité du cyan à une teinte plus sombre...), indigo (L'indigo est une nuance de bleu foncé. Pour le web, l'indigo est une nuance de bleu violacé.) et violet ou ROJVBIV. Il choisit sept couleurs à cause d'une croyance venant des anciens philosophes grecs, qu'il y avait un lien entre les couleurs, les notes de musique, les objets connus du système solaire (Le système solaire est un système planétaire composé d'une étoile, le Soleil et des corps célestes ou objets définis gravitant autour de lui (autrement dit, notre système planétaire) :...) et les jours (Le jour ou la journée est l'intervalle qui sépare le lever du coucher du Soleil ; c'est la période entre deux nuits, pendant laquelle les rayons du Soleil éclairent...) de la semaine. L'œil humain est relativement insensible aux fréquences de l'indigo, et certaines personnes ayant une bonne vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et l'interprétation des rayonnements lumineux.) ne peuvent distinguer la différence entre l'indigo et le bleu ou le violet. Pour cette raison, certains critiques dont Isaac Asimov (Isaac Asimov, né vers le 2 janvier 1920 à Petrovitchi en Russie et mort le 6 avril 1992 à New York aux États-Unis, est un écrivain américain, naturalisé en 1928, surtout...) ont suggéré que l'indigo ne devait pas être regardé comme une couleur mais simplement comme une ombre (Une ombre est une zone sombre créée par l'interposition d'un objet opaque (ou seulement partiellement opaque) entre une source de lumière et la surface sur laquelle se...) du bleu ou du violet.

Johann Wolfgang von Goethe affirma que le spectre continu était un phénomène composé. Alors que Newton réduit le rayon lumineux pour isoler le phénomène, Goethe observa qu'avec une plus grande ouverture, il n'y avait pas de spectre. À la place, il y avait des bords jaune-rouge et bleu-cyan avec du blanc (Le blanc est la couleur d'un corps chauffé à environ 5 000 °C (voir l'article Corps noir). C'est la sensation visuelle obtenue avec un spectre lumineux continu, d'où l'image que...) entre eux, et le spectre n'apparait que lorsque ces bords sont suffisamment proches pour s'échanger.

Il est de nos jours généralement accepté que la lumière est composée de photons (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction électromagnétique. Autrement dit, lorsque deux particules chargées...) (qui partagent certaines propriétés d'une onde et certaines de celles des particules[1] dans le vide). La vitesse de la lumière (La vitesse de la lumière (299 792 458 m/s) a été mesurée dès le XVIIe siècle par l'astronome danois Ole Christensen Rømer qui avait observé en 1676 un retard de quinze minutes dans l'occultation...) au travers d'un matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) est plus basse que la vitesse de la lumière dans le vide (Le vide est ordinairement défini comme l'absence de matière dans une zone spatiale.), et le rapport des vitesses est connu sous le nom d'indice de réfraction (L'indice de réfraction provient du phénomène de réfraction qui désigne le changement de direction de la lumière au passage d'un milieu à un autre. La notion d'indice a d'abord été...) du matériau. Dans certaines matières, connues sous le nom de non dispersives, la vitesse à différentes fréquences (correspondant à différentes couleurs) ne varie pas, et donc l'indice de réfraction (En physique des ondes — notamment en optique, acoustique et sismologie — le phénomène de réfraction est la déviation d'une onde lorsque la vitesse de celle-ci change entre deux milieux. Typiquement, cela se...) est constant. Cependant, dans d'autres matières (dites dispersives), l'indice de réfraction (et donc la vitesse) dépend de la fréquence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un phénomène périodique se reproduit par unité de temps. Ainsi lorsqu'on...) selon une relation de dispersion (La dispersion, en mécanique ondulatoire, est le phénomène affectant une onde dans un milieu dispersif, c'est-à-dire dans lequel les différentes fréquences constituant l'onde ne se...). Le verre est l'une de ces matières, ce qui permet aux prismes en verre de créer un spectre optique depuis la lumière blanche.

Spectroscopie

L'étude scientifique (Un scientifique est une personne qui se consacre à l'étude d'une science ou des sciences et qui se consacre à l'étude d'un domaine avec la rigueur et les méthodes scientifiques.) des objets basée sur la lumière qu'ils émettent est nommée spectroscopie. Un application très importante de la spectroscopie est l'astronomie (L’astronomie est la science de l’observation des astres, cherchant à expliquer leur origine, leur évolution, leurs propriétés physiques et chimiques. Elle ne doit pas être confondue avec la...), où la spectroscopie est essentiel à l'analyse d'objets distants. En particulier, la spectroscopie astronomique utilise des outils à fort taux de diffraction (La diffraction est le comportement des ondes lorsqu'elles rencontrent un obstacle qui ne leur est pas complètement transparent ; le phénomène peut être interprété par la...) pour observer le spectre à de très hautes résolutions spectrales. L'hélium (L'hélium est un gaz noble ou gaz rare, pratiquement inerte. De numéro atomique 2, il ouvre la série des gaz nobles dans le tableau périodique des...) fut le premier détecté au cours d'une analyse du spectre du Soleil; d'autres éléments chimiques peuvent être détectés dans des corps astronomiques par des lignes d'émission et d'absorption ( En optique, l'absorption se réfère au processus par lequel l'énergie d'un photon est prise par une autre entité, par exemple, un atome qui fait une transition entre deux niveaux d'énergie électronique. Le photon est détruit lors de ce...), la position des lignes du spectre peuvent être utilisées pour détecter des propriétés de corps distants ou allant vite. Les premières exoplanètes ont été découvertes en analysant la poussière des étoiles à une si grande résolution que les variations de leur vélocité (VéloCité est un service de prêt gratuit mis en place par la ville d'Angers qui fournit aux personnes qui habitent ou travaillent à Angers des bicyclette aux couleurs de la ville.) radiale petite de quelques mètres par secondes purent être détectées : la présence de planètes fut révélée par leur influence gravitationnelle sur les étoiles analysées, ainsi que par les trajectoires.

Couleurs du spectre

Bien qu'il soit continu et qu'il n’y ait pas de frontière (Une frontière est une ligne imaginaire séparant deux territoires, en particulier deux États souverains. Le rôle que joue une frontière peut...) claire entre une couleur et la suivante, la table suivante donne les limites approchées des couleurs du spectre :

Violet 380–450 nm

Bleu 450–495 nm

Vert 495–570 nm

Jaune 570–590 nm

Orange 590–620 nm

Rouge 620–750 nm

Source: Wikipédia publiée sous licence CC-BY-SA 3.0.

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