Que faut-il savoir sur la longueur d’onde de la lumière ?

Saviez-vous que grâce aux radiations électromagnétiques, les couleurs sont visibles ? La lumière visible n’est qu’une petite partie du spectre électromagnétique. Dans cette lumière visible, les couleurs ont des longueurs d’onde différentes. Poursuivez votre lecture pour en savoir plus sur les longueurs d’onde et sur la nature des couleurs visibles au quotidien.

Le principe de calcul de la longueur d’onde de la lumière

En théorie, la longueur d’onde de la lumière est obtenue à partir de sa vitesse et de sa fréquence. La vitesse de la lumière est un élément constant, et la fréquence peut être déterminée à l’aide d’un spectromètre. La longueur d’onde est alors calculée à l’aide de l’équation :

ν = λf

Cette équation montre que la longueur d’onde est inversement proportionnelle à la fréquence. Plus la fréquence augmente, plus la longueur d’onde diminue. Par conséquent, les ondes de haute fréquence ont des longueurs d’onde plus courtes et les ondes de basse fréquence ont des longueurs d’onde plus longues. L’énergie d’une onde lumineuse est également directement proportionnelle à sa fréquence. Ceci est illustré par l’équation suivante :

E = hf

La constante de Planck (h) est une constante qui relie l’énergie d’un photon à sa fréquence. Cette équation montre que plus la fréquence d’une onde lumineuse augmente, plus son énergie augmente.

La longueur d’onde de la lumière visible

Le spectre visible de la lumière englobe un ensemble de longueurs d’onde situées entre 400 et 700 nanomètres. Dans cette gamme, les différentes couleurs de la lumière correspondent à différentes longueurs d’onde. Par exemple, la lumière violette a une longueur d’onde plus courte que la lumière bleue, qui a elle-même une longueur d’onde plus courte que la lumière verte. La lumière rouge, à l’autre extrémité du spectre, a une longueur d’onde plus longue que la lumière jaune et orange. La longueur d’onde exacte de chaque couleur peut être déterminée à l’aide d’un spectromètre.

La densité a un impact sur la vitesse des ondes lumineuses

Lorsque les ondes lumineuses passent au travers d’un milieu, leur vitesse change toujours. En général, les différents matériaux ont des densités différentes, et la vitesse des ondes lumineuses est affectée par la densité. En général, les ondes lumineuses se déplacent plus rapidement dans les matériaux moins denses et plus lentement dans les matériaux plus denses.

Par conséquent, les ondes lumineuses voyagent plus lentement dans le verre que dans l’air, en raison de la densité du verre. Malgré le ralentissement de la vitesse des ondes lumineuses à travers le verre, la rapidité de la lumière reste incroyable.

Les ondes lumineuses produites par laser

Ces ondes lumineuses ont 3 propriétés en commun : la même fréquence, la même amplitude et la même phase. Cette caractéristique exclusive permet de différencier le laser de tous les autres types d’ondes lumineuses, qui ont tendance à varier dans au moins une de ces caractéristiques.

La cohérence des ondes lumineuses du laser est le facteur clé pour obtenir un faisceau aussi étroit. Lorsque les ondes lumineuses frappent un objet, elles arrivent toutes en même temps et avec la même intensité, ce qui peut produire un effet puissant. Les lasers sont utilisés pour la chirurgie et la découpe du métal.

Mieux comprendre la longueur d’onde et le spectre visible

Pour la lumière, la longueur d’onde correspond à la distance entre 2 creux ou crêtes successifs d’une onde lumineuse. Cette longueur est symbolisée par λ, soit la lettre grecque lambda.

Le spectre visible désigne la zone des ondes électromagnétiques visibles par l’homme. En termes de spectre électromagnétique, cette zone s’étend de la lumière infrarouge à la lumière ultraviolette. Le spectre de la lumière visible se situe entre les rayons infrarouges et ultraviolets.

En général, les longueurs d’onde comprises entre 400 et 700 nanomètres (du violet au rouge) peuvent être détectées par l’œil humain. Les autres rayonnements électromagnétiques sont soit trop petits, soit bien au-delà des capacités de l’œil humain, ce qui les rend indétectables.

Les différentes ondes visibles sont les couleurs de l’arc-en-ciel, et chaque couleur représente une longueur d’onde différente. La lumière visible permet de visualiser la couche la plus externe du soleil, la couronne. Lorsque la lumière passe à travers un prisme, il s’ensuit une séparation en plusieurs couleurs.

Le rouge offre la longueur d’onde la plus élevée, 700 nm, tandis que le violet offre la longueur d’onde la plus courte, soit 380 nm. Les couleurs de ce spectre sont disposées en fonction de leur longueur d’onde, ce qui forme le spectre de l’arc-en-ciel.

Conclusion

La longueur d’onde est un concept important en physique et aide les physiciens à expliquer divers phénomènes liés à la lumière. Par exemple, les couleurs de la lumière sont déterminées par sa longueur d’onde. Par expérience, la lumière violette a une longueur d’onde plus courte que la lumière rouge. Ainsi, lorsque la lumière blanche brille sur une surface, certaines couleurs sont absorbées tandis que d’autres sont réfléchies.

Par conséquent, en comprenant la longueur d’onde, nous pouvons mieux comprendre pourquoi certaines couleurs sont réfléchies alors que d’autres sont absorbées. En outre, la longueur d’onde nous aide également à comprendre le comportement de la lumière lorsqu’elle traverse différents matériaux.

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