Spectre électromagnétique - Définition et Explications

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Introduction

Le spectre électromagnétique est la décomposition du rayonnement électromagnétique selon ses différentes composantes en termes de fréquence (ou période), d'énergie des photons ou encore de longueur d’onde associée, les quatre grandeurs ν (fréquence), T (période), E (énergie) et λ (longueur d’onde) étant liées deux à deux par :

  • la constante de Planck (En physique, la constante de Planck, notée h, est une constante utilisée pour décrire la taille...) h\, (approx. 6,626069×10-34 J⋅s4,13567 feV/Hz)
  • et la vitesse de la lumière (La vitesse de la lumière dans le vide, notée c (pour...) c\, (exactement 299 792 458 m/s),

selon les formules :

  • E = h\ \nu = h / T\, pour l’énergie transportée par le photon (En physique des particules, le photon est la particule élémentaire médiatrice de l'interaction...),
  • c = \lambda\ \nu = \lambda / T\, pour le déplacement ( En géométrie, un déplacement est une similitude qui conserve les distances et les angles...) dans le vide (Le vide est ordinairement défini comme l'absence de matière dans une zone spatiale.) (relativiste dans tous les référentiels) du photon (En physique des particules, le photon (souvent symbolisé par la lettre γ — gamma)...),

d’où aussi :

  • E = h\ c / \lambda\ .

Histoire

Le terme spectre fut employé pour la première fois en 1666 par Isaac Newton (Isaac Newton (4 janvier 1643 G – 31 mars 1727 G, ou 25 décembre...) pour se référer au phénomène par lequel un prisme de verre (Le verre, dans le langage courant, désigne un matériau ou un alliage dur, fragile...) peut séparer les couleurs contenues dans la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil...) du Soleil (Le Soleil (Sol en latin, Helios ou Ήλιος en grec) est l'étoile...).

Spectre lumineux

Domaines du spectre électromagnétique en fonction de la longueur d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible...), de la fréquence ou de l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la...) des photons

La lumière blanche peut se décomposer en arc-en-ciel (Un arc-en-ciel est un phénomène optique et météorologique qui rend visible le...) à l'aide d'un prisme ou d'un réseau (Un réseau informatique est un ensemble d'équipements reliés entre eux pour échanger des...) de diffraction (La diffraction est le comportement des ondes lorsqu'elles rencontrent un obstacle qui ne leur est...). Chaque « couleur spectrale » de cette décomposition (En biologie, la décomposition est le processus par lequel des corps organisés, qu'ils...) correspond à une longueur d’onde précise ; cependant, la physiologie (La physiologie (du grec φύσις, phusis, la nature, et...) de la perception des couleurs fait qu'une couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes...) vue (La vue est le sens qui permet d'observer et d'analyser l'environnement par la réception et...) ne correspond pas nécessairement à une radiation (Le rayonnement est un transfert d'énergie sous forme d'ondes ou de particules, qui peut se...) de longueur d’onde unique mais peut être une superposition (En mécanique quantique, le principe de superposition stipule qu'un même état quantique peut...) de radiations monochromatiques. La spectrométrie étudie les procédés de décomposition, d’observation et de mesure des radiations en ondes monochromatiques.

Les photons de lumière visible les plus énergétiques (violet) sont à 3  eV. Les rayons X couvrent la gamme 100  eV à 100  keV. Les rayons γ sont au-delà de 100  keV. Des photons γ de plus de 100  MeV (100 000 000  eV) émis par un quasar (En astronomie, un quasar (pour source de rayonnement quasi-stellaire, quasi-stellar en anglais) est...) ont été détectés.

Unités de mesures

Pour les ondes radio et la lumière, on utilise habituellement la longueur d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation...). À partir des rayons X, les longueurs d'ondes sont rarement utilisées : comme on a affaire à des particules très énergétiques, l'énergie correspondant au photon X ou γ détecté est plus utile. Cette énergie est exprimée en électron-volt (eV), soit l'énergie d'un électron (L'électron est une particule élémentaire de la famille des leptons, et possèdant une charge...) accéléré par un potentiel de 1 volt.

Le domaine visible du spectre électromagnétique
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