Complément - Structure de l'onde lumineuse
Onde électromagnétique
L'onde lumineuse est une onde électromagnétique.
Elle est constituée d'un champ électrique \(\vec E\) et d'un champ magnétique \(\vec B\) structurés comme sur la figure ci-contre.
Dans le vide, cette onde électromagnétique se propage à la vitesse :
\(c=299792458\ \mathrm{m \cdot s^{-1}}\simeq 3{,}00\times 10^8\ \mathrm{m \cdot s^{-1}}\).
Longueur d'onde \(\lambda\), période \(T\) et fréquence \(\nu\) - Définitions et relations à connaître
L'onde électromagnétique présentée est périodique :
en point de l'espace donné, la perturbation qu'elle engendre se répète à intervalles de temps réguliers ;
à un instant donné, la forme de l'onde électromagnétique se reproduit à intervalles de distance réguliers.
On parle de double périodicité : spatiale et temporelle.
L'intervalle de temps le plus court entre deux états identiques est appelé la période de l'onde, elle se note T.
La distance parcourue par l'onde pendant une période T est sa longueur d'onde \(\mathbf \lambda\). C'est aussi la plus courte distance entre deux états identiques de l'onde, c'est la période spatiale.
On a la relation suivante entre période et longueur d'onde : \(\underbrace{\lambda}_\mathrm m = \underbrace c_{\mathrm{m \cdot s^{-1}}} \times \underbrace{T}_\mathrm{s}\).
La fréquence \(\mathbf \nu\) est définie comme le nombre de périodes par seconde et se calcule par la relation \(\underbrace{\nu}_{\mathrm{Hz}}=\dfrac{1}{\underbrace{T}_{\mathrm s}}\).
On déduit des relations précédentes le lien entre longueur d'onde et fréquence : \(\underbrace{\lambda}_\mathrm m=\dfrac{\overbrace{c}^{\mathrm{m \cdot s^{-1}}}}{\underbrace{\nu}_{\mathrm{Hz}}}\).
Spectre électromagnétique
Le domaine de la lumière visible n'occupe qu'une région très restreinte du spectre électromagnétique : \(400\ \mathrm{nm}\leq \lambda_{visible} \leq 800\ \mathrm {nm}\).
L'illustration ci-dessous répertorie les principaux domaines du spectre électromagnétique, en fonction de la longueur d'onde et de la fréquence.
