A travers nos yeux, le monde semble éclairé par de la lumière
blanche. Cette lumière est en fait elle-même constituée de toutes les couleurs
de l’arc-en-ciel. Mais savez-vous que ce n’est qu’une toute petite partie de ce
que l’on appelle le spectre de la lumière ?
La lumière est constituée de photons, sorte de petites
particules sans masse ni charge électrique, évoluant dans le vide à près de
300 000 km/s. La lumière est donc composée de particules. On
peut aussi décrire la lumière comme une onde. C’est ce que l’on appelle la
dualité onde-corpuscule de la lumière : elle est à la fois onde et
particule. Selon le phénomène observé, on utilise sa nature ondulatoire ou sa
nature corpusculaire pour expliquer l’effet produit.
Un arc-en-ciel décompose la lumière blanche, c'est-à-dire qu'elle sépare la lumière que nous voyons
en une multitude de couleurs fondamentales.
A chaque photon correspond une quantité d’énergie, qui
correspond elle-même à une longueur d’onde. La longueur d’onde est la
distance mesurée entre deux maximums de la lumière, comme l’on mesurerait la
distance séparant deux crêtes d’une vague. Les astronomes préfèrent généralement
parler en longueur d’onde plutôt qu'en énergie.
L'oeil humain ne voit qu'une toute petite partie du spectre électromagnétique. Il s'étend
en fait des rayons g aux ondes radio.
La lumière couvre une très large gamme de longueurs d’onde
appelée spectre électromagnétique. Les scientifiques distinguent
généralement 6 gammes de longueurs d’onde :
Les rayons g sont les plus violents. Ils traversent facilement
de grandes épaisseurs de matière et sont donc dangereux pour les cellules
humaines, dans lesquelles ils produisent des mutations. De la matière très
chaude ou radioactive produit des rayons gamma. Leurs longueurs d’onde
s'étendent d’un cent milliardième (10-14 m) à un milliardième
(10-12 m) de millimètre.
Les rayons-X sont eux aussi violents. Utilisés en médecine pour
voir à travers le corps humain, ils sont un peu moins nocifs que les rayons
gamma, mais restent dangereux à faible dose. Les rayons-X ont des longueurs
d’onde comprises entre un milliardième (10-12 m) et un cent
millième (10-8 m) de millimètre.
Les ultraviolets restent assez puissants. Ils sont nocifs pour la
peau et on doit donc s’en protéger à l’aide de crèmes solaires. La couche
d’ozone est déjà un premier rempart efficace contre ce type de lumière. Les
néons des boîtes de nuit ou des détecteurs de faux billets émettent des
ultraviolets assez doux. Leurs longueurs d’onde s’échelonnent d’un cent
millième (10-8 m) à quatre dixièmes de millième (4x10-7
m) de millimètre.
Le domaine visible correspond à la partie du spectre visible par
notre œil. C’est justement dans ce domaine que le Soleil est le plus lumineux.
Il s’étend de quatre dixièmes de millième (4x10-7 m) - lumière
bleue - à huit dixièmes de millième (8x10-7 m) de millimètre -
lumière rouge. Un arc-en-ciel décompose la lumière blanche, à la manière d’un
prisme, et met en évidence les différentes longueurs d’onde qui la composent.
Notre œil est centré autour du maximum d’intensité solaire. En effet, le
Soleil rayonne dans toutes les longueurs d’onde du spectre, mais son maximum
est dans le vert. Plus qu’une coïncidence, il s’agit plutôt d’une adaptation
de l’œil humain à son environnement.
L’infrarouge est émis par des corps modérément chauds. Un radiateur
ou notre corps en produisent. Il est intéressant de remarquer qu’en chauffant
une barre métallique, elle émet d’abord en infrarouge, puis en s’échauffant,
elle devient rouge, puis vire au blanc. A ce moment, elle est tellement chaude
qu’elle émet une lumière blanche (constituée de toutes les longueurs d’onde du
spectre visible) à la manière du Soleil, dont la température est elle aussi
très chaude (environ 5600°C). La gamme des infrarouges couvre les longueurs
d’onde allant de huit dixièmes de millième de millimètre (8x10-7 m)
à un millimètre (10-3 m).
Le domaine radio commence à une longueur d’onde de 1 millimètre. Il
est divisé en sous-catégories : millimétrique, centimétrique, etc.
jusqu’au kilométrique. La bande FM de nos postes de radio correspond à une
longueur d’onde de l’ordre du mètre. Les téléphones cellulaires communiquent
avec des photons d’une longueur d’onde de 10 cm environ.
Ainsi donc, la notion de lumière admise par le grand public est
beaucoup plus large que ce à quoi on pourrait s’attendre. Notre œil, un poste de
radio ou un téléphone cellulaire reçoivent tous trois de la lumière. Dans ces
trois cas, les photons sont convertis en impulsions électriques, soit par les
cellules de la rétine, soit par l’appareillage électronique.
Ce poster présente une série d'image de la Voie Lactée dans différentes bandes du spectre,
des ondes radio aux rayons g.
Si notre œil avait une sensibilité étendue à une plus large
bande de spectre, notre monde aurait sans doute un aspect tout autre : nous
verrions mieux les objets chauds la nuit grâce à leur émission dans
l’infrarouge ; par ailleurs, notre œil serait probablement ébloui à cause
de la quantité d’ondes radios diffusées sur notre planète par toutes sortes
d’émetteurs (relais téléphoniques, émetteurs radio et télévision, fours à
micro-onde, etc.).
