QCM : le spectre électromagnétique

Comprendre le spectre électromagnétique

Le spectre électromagnétique regroupe l'ensemble des ondes électromagnétiques, classées par fréquence croissante (ou par longueur d'onde décroissante) : ondes radio, micro-ondes, infrarouge, lumière visible, ultraviolet, rayons X et rayons gamma. Toutes ces ondes se propagent dans le vide à la même célérité, c = 3,00 × 10⁸ m/s, et sont liées par la relation c = λ × f, où λ est la longueur d'onde et f la fréquence. Une fréquence élevée correspond donc à une longueur d'onde courte : les rayons gamma, très fréquentes, ont des longueurs d'onde inférieures au nanomètre, tandis que les ondes radio peuvent mesurer plusieurs mètres.

La lumière visible n'occupe qu'une bande très étroite du spectre, d'environ 400 nm (violet) à 700 nm (rouge). C'est pourquoi nos yeux ne perçoivent qu'une infime partie des ondes qui nous entourent : le Wi-Fi, les infrarouges de la télécommande ou les ultraviolets du soleil sont invisibles mais bien réels. L'énergie transportée par un photon augmente avec la fréquence (E = h × f, avec h la constante de Planck), ce qui explique pourquoi les ultraviolets, les rayons X et les gamma sont plus dangereux pour les tissus vivants que les ondes radio.

Plusieurs idées reçues doivent être corrigées. D'abord, les rayons X ne sont pas des ondes sonores : le son est une onde mécanique qui a besoin d'un milieu matériel, alors que les ondes électromagnétiques se propagent même dans le vide. Ensuite, toutes les ondes du spectre ne sont pas dangereuses : la dangerosité dépend surtout de la fréquence et de l'énergie transportée. Enfin, la lumière visible n'est pas une catégorie à part : c'est une onde électromagnétique comme les autres, simplement située dans la plage que notre rétine détecte. Retenir l'ordre des domaines et la relation c = λ × f suffit souvent à débloquer la plupart des exercices.