Un spectre de fréquences est une méthode scientifique pour tracer et classer les ondes électromagnétiques telles qu’elles se produisent dans l’espace et dans l’environnement quotidien. En fait, le calcul de la fréquence de diverses transmissions peut être une science complexe et implique généralement des formules et un équipement de mesure intensifs. En tant que concept, cependant, le spectre lui-même est relativement simple. Tout ce qui dégage de l’énergie le fait à une fréquence particulière. Les transmissions lumineuses, sonores, télévisées et radio sont parmi les plus courantes; Les rayons X, les micro-ondes et les signaux infrarouges sont également inclus. Le spectre de fréquences est la façon dont ces émissions et d’autres sont tracées et classées, et les éléments discrets et uniques de chacune sont généralement représentés par la quantité d’énergie rayonnée que chacune produit par seconde.
Comprendre la fréquence en général
La fréquence est définie au sens large comme le nombre de cycles complets d’ondes d’énergie électromagnétique qui se produisent chaque seconde. L’unité de mesure internationale utilisée pour décrire un cycle est 1 hertz (Hz). Étant donné que chaque partie du spectre électromagnétique a une signature de fréquence révélatrice, elle peut être identifiée au moyen d’un analyseur de spectre capable de mesurer avec précision les cycles d’onde par seconde du phénomène électromagnétique particulier observé.
Ces chiffres sont vraiment importants pour plusieurs raisons. Les physiciens passent souvent beaucoup de temps à tracer le spectre de différentes fréquences afin de comprendre comment ces ondes interagissent avec la matière, ainsi que de déterminer des choses comme les limites les plus extrêmes des ondes sonores et lumineuses. Ils sont également importants pour des raisons de santé ; les chercheurs doivent savoir quels niveaux d’éléments tels que la technologie des rayons X et des micro-ondes peuvent être utilisés en toute sécurité dans les maisons et les cabinets médicaux. En radiodiffusion, le spectre identifie les fréquences les plus peuplées, et donc les plus sujettes aux interférences et aux difficultés de diffusion.
Tracer l’énergie électromagnétique
Chacune des formes variées d’énergie électromagnétique occupe une place désignée sur le spectre. Le continuum électromagnétique, exprimé en termes de fréquence ou d’intensité de rayonnement émis par chaque segment distinct, va de 106 Hz à 1025 Hz. Les ondes radio occupent la partie basse du spectre tandis que les rayons gamma radioactifs occupent la partie haute. La gamme de fréquences couverte par le spectre électromagnétique est immense. Les fréquences générées par les transmissions radio et celles produites par la lumière visible varient de l’ordre de grandeur du million de milliards.
Lumière et son
En ce qui concerne à la fois la lumière et le son, les niveaux des fréquences émises sont en grande partie responsables de la façon dont les humains perçoivent la couleur ou le son transmis. Pour que la lumière apparaisse comme une couleur distincte, elle doit émettre de l’énergie dans la plage électromagnétique associée à cette couleur. L’un des moyens les plus simples de le démontrer est d’utiliser un prisme ou un autre cristal biseauté. À la lumière du soleil, l’énergie solaire est transmise différemment à travers les différentes réfractions, ce qui fait que différentes couleurs semblent briller. En vérité, la lumière est la même, peu importe à quoi elle ressemble, mais la réfraction modifie l’énergie électromagnétique, conduisant à la couleur.
Les ondes sonores fonctionnent de la même manière. Différentes notes musicales peuvent exploiter différentes énergies, ce qui peut les faire apparaître comme ayant des qualités différentes pour ceux qui sont à portée d’écoute. Les artistes exploitent souvent cela pour rendre les compilations acoustiques plus intéressantes. Le mélange intentionnel de sons à travers le spectre est souvent connu sous le nom de bruit blanc, une technique parfois utilisée pour favoriser un meilleur sommeil.
Considérations spéciales pour les radiodiffuseurs
Le spectre de fréquences pour la radio, la télévision et d’autres transmissions de diffusion est en outre classé en plages de fréquences ou bandes, à la fois comme moyen de minimiser les interférences et de partager la bande passante entre plusieurs utilisateurs. La plupart d’entre eux sont réglementés par diverses autorités. L’accord de l’Union internationale des télécommunications, par exemple, attribue certaines plages de fréquences de transmission radio afin de minimiser les interférences dans le spectre radio à ondes courtes. Les bandes de haute fréquence sont attribuées aux radiodiffuseurs internationaux à ondes courtes, aux opérateurs de radio amateur et aux communications radio maritimes.
Afin d’assurer des transmissions radio fiables et sans interférences, les agences gouvernementales nationales réglementent souvent certains aspects ou parties du spectre. Aux États-Unis, la Federal Communications Commission (FCC) répartit les bandes de fréquences entre les entreprises, le grand public et les opérateurs radioamateurs afin de limiter les interférences potentielles entre les bandes. Chaque bande est désignée comme une gamme de fréquences spécifique, et ce spectre de fréquences est réservé à chacun des divers groupes spécifiques à l’utilisateur.