Spectre lumineux

Le spectre électromagnétique (le spectre visible correspond aux couleurs en bas du schéma)

La lumière visible, appelée aussi spectre visible ou spectre optique est la partie du spectre électromagnétique qui est visible pour l'œil humain.

Il n'y a aucune limite exacte au spectre visible : l'œil humain adapté à la lumière possède généralement une sensibilité maximale à la lumière de longueur d'onde d'environ 550 nm, ce qui correspond à une couleur jaune-verte. Généralement, on considère que la réponse de l'œil couvre les longueurs d'ondes de 380 nm à 780 nm bien qu'une gamme de 400 nm à 700 nm soit plus commune. Cette gamme de longueur d'onde est importante pour le monde vivant car des longueurs d'ondes plus courtes que 380 nm endommageraient la structure des molécules organiques tandis que celles plus longues que 720 nm seraient absorbées par l'eau, constituant abondant du vivant^[1].

Ces extrêmes correspondent respectivement aux couleurs violet et rouge. Cependant, l'œil peut avoir une certaine réponse visuelle dans des gammes de longueurs d'onde encore plus larges.

Les longueurs d'onde dans la gamme visible pour l'œil occupent la majeure partie de la fenêtre optique, une gamme des longueurs d'onde qui sont facilement transmises par l'atmosphère de la Terre.

L'ultraviolet (UV) et l'infrarouge (IR) sont souvent considérés comme « lumière » mais ne sont pas visible par les humains ; bien que de même nature que la lumière visible (comme la lumière visible, l'ultraviolet et l'infrarouge sont des ondes électromagnétiques).

Utilisation historique du terme

Deux des plus anciennes explications du spectre optique furent faites par Isaac Newton, quand il écrit son livre Opticks, et par Goethe, dans sa Théorie des couleurs.

Newton a utilisé pour la première fois le terme spectre (du latin « apparence » ou « apparition ») dans un texte imprimé en 1671 en décrivant ses expériences en optique. Newton avait observé que, quand un petit rayon de lumière blanche du Soleil touche la face d'un prisme en verre à un certain angle, une partie du rayon est déviée et une autre traverse le prisme en en ressortant sous forme de bandes colorées. Newton fit l'hypothèse que la lumière était faite de « corpuscules » (particules) de différentes couleurs, et que chaque couleur de lumière avait sa propre vitesse en milieu transparent, avec la couleur rouge la plus rapide et la violette la plus lente. Le résultat était que la lumière rouge était moins déviée (réfractée) que la violette en passant au travers du prisme, ceci créant un spectre de couleurs.

Newton divisa le spectre en sept couleurs nommées : rouge, orange, jaune, vert, bleu, indigo et violet ou ROJVBIV. Il choisit sept couleurs à cause d'une croyance venant des anciens philosophes grecs, qu'il y avait un lien entre les couleurs, les notes de musique, les objets connus du système solaire et les jours de la semaine. L'œil humain est relativement insensible aux fréquences de l'indigo, et certaines personnes ayant une bonne vue ne peuvent distinguer la différence entre l'indigo et le bleu ou le violet. Pour cette raison, certains critiques dont Isaac Asimov ont suggéré que l'indigo ne devait pas être regardé comme une couleur mais simplement comme une ombre du bleu ou du violet, d'autres émettent l'hypothèse que Newton avait une vision heptachromique^[2]

Johann Wolfgang von Goethe affirma que le spectre continu était un phénomène composé. Alors que Newton réduit le rayon lumineux pour isoler le phénomène, Goethe observa qu'avec une plus grande ouverture, il n'y avait pas de spectre. À la place, il y avait des bords jaune-rouge et bleu-cyan avec du blanc entre eux, et le spectre n'apparait que lorsque ces bords sont suffisamment proches pour s'échanger.

Il est de nos jours généralement accepté que la lumière est composée de photons (qui partagent certaines propriétés d'une onde et certaines de celles des particules^[3] dans le vide). La vitesse de la lumière au travers d'un matériau est plus basse que la vitesse de la lumière dans le vide, et le rapport des vitesses est connu sous le nom d'indice de réfraction du matériau. Dans certaines matières, connues sous le nom de non dispersives, la vitesse à différentes fréquences (correspondant à différentes couleurs) ne varie pas, et donc l'indice de réfraction est constant. Cependant, dans d'autres matières (dites dispersives), l'indice de réfraction (et donc la vitesse) dépend de la fréquence selon une relation de dispersion. Le verre est l'une de ces matières, ce qui permet aux prismes en verre de créer un spectre optique depuis la lumière blanche.

Spectroscopie

L'étude scientifique des objets basée sur la lumière qu'ils émettent est nommée spectroscopie. Une application très importante de la spectroscopie est l'astronomie, où la spectroscopie est essentielle à l'analyse d'objets distants. En particulier, la spectroscopie astronomique utilise des outils à fort taux de diffraction pour observer le spectre à de très hautes résolutions spectrales. L'hélium fut le premier détecté au cours d'une analyse du spectre du Soleil ; d'autres éléments chimiques peuvent être détectés dans des corps astronomiques par des lignes d'émission et d'absorption, la position des lignes du spectre peuvent être utilisées pour détecter des propriétés de corps distants ou allant vite. Les premières exoplanètes ont été découvertes en analysant la poussière des étoiles à une si grande résolution que les variations de leur vélocité radiale petite de quelques mètres par secondes purent être détectées : la présence de planètes fut révélée par leur influence gravitationnelle sur les étoiles analysées, ainsi que par les trajectoires.

Couleurs du spectre

Bien qu'il soit continu et qu'il n’y ait pas de frontière claire entre une couleur et la suivante, la table suivante donne les limites approchées des couleurs du spectre :

Voir aussi

Notes et références

Liens externes

• (fr) Tout savoir sur la photosynthèse et le photovoltaïsme

Articles connexes

• Bande spectrale
• Spectre électromagnétique

• Portail de la physique