Comment fonctionne la lumière

Une fois que Maxwell a introduit le concept d’ondes électromagnétiques, tout s’est mis en place. Les scientifiques pouvaient maintenant développer un modèle fonctionnel complet de la lumière en utilisant des termes et des concepts, tels que la longueur d’onde et la fréquence, basés sur la structure et la fonction des ondes. Selon ce modèle, les ondes lumineuses ont plusieurs tailles. La taille d’une onde est mesurée par sa longueur d’onde, qui est la distance entre deux points correspondants sur des ondes successives, généralement de pic à pic ou de creux à creux. Les longueurs d’onde de la lumière que nous pouvons voir sont comprises entre 400 et 700 nanomètres (ou milliardièmes de mètre). Mais la gamme complète des longueurs d’onde incluses dans la définition du rayonnement électromagnétique s’étend de 0,1 nanomètre, comme dans les rayons gamma, à des centimètres et des mètres, comme dans les ondes radio.

Les ondes lumineuses se déclinent également en de nombreuses fréquences. La fréquence est le nombre d’ondes qui passent devant un point de l’espace pendant un intervalle de temps quelconque, généralement une seconde. On la mesure en unités de cycles (ondes) par seconde, ou hertz. La fréquence de la lumière visible est appelée couleur et s’étend de 430 trillions de hertz (rouge) à 750 trillions de hertz (violet). Encore une fois, la gamme complète des fréquences s’étend au-delà de la partie visible, de moins de 3 milliards de hertz, comme dans les ondes radio, à plus de 3 milliards de milliards de hertz (3 x 1019), comme dans les rayons gamma.

La quantité d’énergie dans une onde lumineuse est proportionnellement liée à sa fréquence : Une lumière de haute fréquence a une énergie élevée ; une lumière de basse fréquence a une énergie faible. Ainsi, les rayons gamma ont le plus d’énergie (une partie de ce qui les rend si dangereux pour les humains), et les ondes radio en ont le moins. Dans la lumière visible, le violet a la plus grande énergie et le rouge la plus faible. L’ensemble de la gamme de fréquences et d’énergies, illustrée dans la figure ci-jointe, est connu sous le nom de spectre électromagnétique. Notez que la figure n’est pas dessinée à l’échelle et que la lumière visible n’occupe qu’un millième de pour cent du spectre.

Cela pourrait être la fin de la discussion, sauf qu’Albert Einstein ne pouvait pas laisser mentir les ondes lumineuses rapides. Ses travaux au début du 20e siècle ont ressuscité la vieille idée que la lumière, juste peut-être, était une particule après tout.

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