La lumière fait référence à une petite bande de fréquences visibles à l’œil humain parmi la plus grande échelle de rayonnement électromagnétique (EM). La plupart des ondes électromagnétiques oscillent à une vitesse que les humains sont incapables de détecter visuellement. Cela pourrait être comparé à un sifflet pour chien avec un ton que les oreilles humaines ne peuvent pas entendre. De la même manière, certains animaux peuvent voir des fréquences EM que les humains ne peuvent pas. Les abeilles, par exemple, voient dans la gamme ultraviolette (UV) pour repérer les motifs des fleurs uniquement visibles avec une vision équipée des UV.
Le rayonnement EM est un champ électrique aux propriétés magnétiques qui se propage d’un point à un autre ou rayonne vers l’extérieur. Le rayonnement EM est une onde de fréquence et d’amplitude. La fréquence fait référence au nombre d’ondes qui passent un point stationnaire par seconde, tandis que l’amplitude mesure la hauteur d’une onde. La lumière visible a une longueur d’onde de 400 à 700 nanomètres. Pour mettre cela en perspective, un nanomètre est un milliardième de mètre (un milliardième de 3.281 pieds).
La lumière a des propriétés différentes selon son amplitude et sa longueur d’onde. Des ondes plus longues, ou des fréquences plus basses, donnent une lumière rouge, tandis que des ondes plus courtes, ou des fréquences plus élevées, donnent du bleu. Le rouge est à une extrémité du spectre visible, tandis que la lumière bleue ou violette est à l’autre. Juste au-delà du spectre bleu/violet se trouvent des ondes ultra-courtes appelées ultra-violets. Cette lumière juste visible et presque visible est également appelée lumière ultraviolette à haute énergie (HEV).
À l’extrémité du spectre bleu, la plupart des rayonnements deviennent invisibles, ce qui entraîne une faible lumière violette, également appelée lumière noire. Cette longueur d’onde a des propriétés intéressantes en ce que certains pigments absorbent le rayonnement supplémentaire qui ne peut pas être vu, ce qui fait que ces pigments re-rayonnent l’énergie et l’éclat. Un exemple est une affiche de lumière noire. Des longueurs d’onde légèrement plus courtes produisent une lumière noire utilisée en médecine légale pour rendre fluorescents les fluides corporels tels que l’urine et le sang. Au-delà du rayonnement UV sur l’échelle EM, il y a les rayons X et les rayons gamma. Les rayons cosmiques, lorsqu’ils sont inclus, tombent ici ; bien que de nombreux scientifiques pensent que les rayons cosmiques n’appartiennent pas techniquement au spectre EM.
L’extrémité opposée du spectre visible va au-delà du rouge jusqu’à l’infrarouge. Infra signifie en latin ci-dessous, donc infrarouge signifie littéralement au-dessous du rouge. La lumière infrarouge est utilisée pour les caméras de vision nocturne et l’imagerie thermique. Dans cette longueur d’onde, les objets chauds apparaissent plus brillants que les objets froids. L’infrarouge est également utilisé pour la mise en réseau à courte portée de périphériques informatiques avec la spécification Infrared Data Association (IrDA). Au fur et à mesure que les longueurs d’onde continuent de s’allonger, nous atteignons les micro-ondes, suivies des ondes radio et enfin du spectre de diffusion.
Bien que la lumière soit souvent décrite comme une onde, elle a une double nature selon la physique quantique. La physique décrit la lumière comme des photons, ou des particules d’énergie sans masse qui peuvent parfois se comporter comme une onde. Qu’il s’agisse d’ondes, de particules ou de cordes vibrantes, comme le suggère la théorie des supercordes, dans le vide, tous les rayonnements électromagnétiques se déplacent à une vitesse constante de 186,282 299,792,458 milles par seconde, ou XNUMX XNUMX XNUMX mètres par seconde. Une année-lumière est donc la distance que la lumière peut parcourir en un an. L’étoile la plus proche, Alpha Centauri, est à quatre années-lumière.