Propriétés des ondes lumineuses - Maxicours

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Propriétés des ondes lumineuses

Objectifs : Connaître les propriétés de l’onde lumineuse. Définir une lumière polychromatique et monochromatique. Donner les caractéristiques d’une onde lumineuse.
1. Propriétés de l’onde lumineuse

La diffraction de la lumière permet de mettre en évidence son caractère ondulatoire. Par conséquent, la lumière possède toutes les caractéristiques et les propriétés d’une onde progressive périodique.

a. Milieu de propagation
Comme toute onde mécanique progressive, l’onde lumineuse se propage dans tout milieu matériel (solide, liquide ou gazeux). Mais, au contraire des ondes mécaniques, elles peuvent également se propager dans le vide (la lumière du soleil traverse le vide interstellaire avant de pénétrer dans l’atmosphère terrestre).

L’onde lumineuse possède les propriétés de propagation à la fois d’une onde mécanique et électromagnétique.
b. Célérité de la lumière

 

 

c. Fréquence et longueur d’onde
2. Fréquence et couleur

L’œil humain n’est sensible qu’à certaines fréquences (ou longueur d’onde), celles correspondantes à la lumière du visible. Dans ce domaine, les fréquences sont comprises entre 7,5.1014 Hz et 3,8 .1014 Hz.
Plus simplement, les longueurs d’onde dans le vide correspondantes à ce domaine sont comprises entre 400 et 800 nm (1 nm = 10-9 m).

La lumière blanche est le mélange de toutes les radiations visibles.

Les ultraviolets (UV) ont des longueurs d’onde dans le vide comprises entre 10 et 400 nm. Les UV à courtes longueurs d’onde, nocifs pour l’homme, sont absorbés par la couche d’ozone dans la haute atmosphère.

Les infrarouges (IR) sont des longueurs d’ondes dans le vide comprises entre 800 nm et 100 µm (1 µm = 10-6 m). Ils sont émis par tout corps chaud (soleil, etc.) et son absorption s’accompagne d’un échauffement.

D’autres domaines existent et sont utilisés dans la vie courante (domaine hertzien, rayons X).

Illustration animée : Le spectre électromagnétique. Longueurs d'onde et fréquences correspondantes de différents domaines.

 
3. Lumière monochromatique et polychromatique
 

La lumière blanche (qui peut-être assimilée à celle du Soleil) est une onde polychromatique. Elle est constituée de nombreuses radiations de fréquences (ou longueurs d’onde) différentes.
Cette lumière peut-être décomposée en fonction de la longueur d’onde des différentes radiations, par un phénomène de diffraction (à travers une fente) ou de dispersion (à travers un prisme).


Une source lumineuse qui émet une lumière d’une longueur d’onde déterminée est une source monochromatique (exemple : le laser rouge). Dans ce cas, on obtient par diffraction ou dispersion un spectre à une seule raie qui correspond à la longueur d’onde de la source.

Il existe aussi des lumières polychromatiques qui ne sont constituées que de quelques radiations de longueurs d’onde différentes. Dans ce cas, on obtient par diffraction ou dispersion de cette radiation, un spectre de raies (spectres discontinus) dont les raies correspondent aux longueurs d’onde constituant la lumière initiale (exemple : lampe à vapeur de mercure).

 

 

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