Longueur d'onde (λ) : Distance parcourue par une onde pendant une période, exprimée en mètres (m).
1 nm = 10⁻⁹ m
450 nm = 450 × 10⁻⁹ m = 4.5 × 10⁻⁷ m
Domaine visible : 380 nm à 780 nm
450 nm est comprise entre 380 nm et 780 nm
Selon le spectre visible :
Violet (400-450 nm), Bleu (450-495 nm), Vert (495-570 nm), Jaune (570-590 nm), Orange (590-620 nm), Rouge (620-750 nm)
450 nm correspond à la limite entre le violet et le bleu
450 nm = 4.5 × 10⁻⁷ m. Cette longueur d'onde correspond à la couleur bleu-violet dans le spectre visible.
• Conversion : 1 nm = 10⁻⁹ m
• Domaine visible : 380 nm ≤ λ ≤ 780 nm
• Classification : Bleu-violet = 450-495 nm
Relation fondamentale : c = λ × f, où c = 3.0 × 10⁸ m/s (vitesse de la lumière dans le vide)
λ = 475 nm = 475 × 10⁻⁹ m = 4.75 × 10⁻⁷ m
f = c / λ
f = (3.0 × 10⁸) / (4.75 × 10⁻⁷)
f = (3.0 / 4.75) × 10¹⁵ = 0.632 × 10¹⁵ = 6.32 × 10¹⁴ Hz
f en Hz, c en m/s, λ en m : Hz = (m/s) / m = s⁻¹ ✓
La fréquence d'une radiation bleue de longueur d'onde 475 nm est de 6.32 × 10¹⁴ Hz.
• Relation fondamentale : c = λ × f
• Isolation : f = c / λ
• Calcul : Division de puissances de 10
Fréquence (f) : Nombre de périodes par seconde, exprimée en hertz (Hz).
f = 5.0 × 10¹⁴ Hz, c = 3.0 × 10⁸ m/s
λ = c / f
λ = (3.0 × 10⁸) / (5.0 × 10¹⁴)
λ = (3.0 / 5.0) × 10⁻⁶ = 0.6 × 10⁻⁶ = 6.0 × 10⁻⁷ m
λ = 6.0 × 10⁻⁷ m = 600 × 10⁻⁹ m = 600 nm
600 nm correspond à la couleur orange dans le spectre visible.
La longueur d'onde d'une radiation de fréquence 5.0 × 10¹⁴ Hz est de 600 nm, correspondant à la couleur orange.
• Relation fondamentale : c = λ × f
• Isolation : λ = c / f
• Conversion : 1 m = 10⁹ nm
Longueur d'onde et énergie : Plus λ est petite, plus l'énergie est grande.
Violet : ~400 nm, Bleu : ~475 nm, Vert : ~510 nm, Orange : ~600 nm, Rouge : ~700 nm
Violet : ~400 nm
Bleu : ~475 nm
Vert : ~510 nm
Rouge : ~700 nm
Violet (400 nm) < Bleu (475 nm) < Vert (510 nm) < Rouge (700 nm)
Cet ordre correspond à l'ordre du spectre visible du violet vers le rouge.
Classement par longueur d'onde croissante : violet < bleu < vert < rouge
• Ordre du spectre visible : Violet → Bleu → Vert → Jaune → Orange → Rouge
• Longueurs d'onde : Violet (400nm) < Bleu (475nm) < Vert (510nm) < Rouge (700nm)
• Énergie : Inversement proportionnelle à la longueur d'onde
Perception des couleurs : Résultat de la stimulation des cônes de la rétine par différentes longueurs d'onde.
La lumière blanche est composée de toutes les couleurs du spectre visible.
L'œil humain possède trois types de cônes sensibles au rouge, vert et bleu.
Quand la lumière blanche arrive sur la rétine, tous les cônes sont stimulés de manière équilibrée.
Le mélange équilibré des lumières rouge, verte et bleue produit la sensation de blanc.
L'œil perçoit la lumière blanche comme blanche car elle stimule uniformément les trois types de cônes.
L'œil humain perçoit la lumière blanche comme blanche car elle est composée de toutes les couleurs du spectre visible et stimule de manière équilibrée les cônes de la rétine sensibles au rouge, vert et bleu.
• Cônes rétiniens : Sensibles au rouge, vert et bleu
• Synthèse additive : Mélange équilibré des trois couleurs primaires
• Perception : Résultat de la stimulation combinée des cônes
Synthèse additive : Combinaison de lumières colorées pour produire d'autres couleurs.
Les couleurs primaires additives sont le rouge, le vert et le bleu (RVB).
Rouge + Vert = Jaune
Rouge + Bleu = Magenta
Vert + Bleu = Cyan
Rouge + Vert + Bleu = Blanc
Plus on ajoute de lumière, plus la couleur tend vers le blanc.
Écrans TV, ordinateurs, vidéoprojecteurs utilisent la synthèse additive.
Chaque pixel est composé de sous-pixels rouge, vert et bleu.
En modulant l'intensité de chaque sous-pixel, on obtient des millions de couleurs.
La synthèse additive consiste à combiner les lumières rouge, verte et bleue pour produire d'autres couleurs. En ajoutant les trois couleurs primaires, on obtient la lumière blanche.
• Couleurs primaires : Rouge, Vert, Bleu (RVB)
• Combinaisons : R+V=Y, R+B=M, V+B=C, R+V+B=Blanc
• Applications : Écrans numériques, projecteurs
Synthèse additive : Combinaison de lumières colorées.
Synthèse soustractive : Mélange de pigments ou de filtres colorés.
Part du noir et ajoute des lumières colorées.
Couleurs primaires : Rouge, Vert, Bleu (RGB).
Part du blanc et retire des couleurs (soustraction de certaines longueurs d'onde).
Couleurs primaires : Cyan, Magenta, Jaune (CMY).
Additive : Écrans, projecteurs, diapositives.
Soustractive : Impression, peinture, photographie.
Additive : Addition de photons (énergie lumineuse).
Soustractive : Absorption de certaines longueurs d'onde par les pigments.
Additive : R+V+B = Blanc (maximum de lumière).
Soustractive : C+M+Y = Noir (minimum de lumière réfléchie).
La synthèse additive travaille avec des sources de lumière, la soustractive avec des filtres ou pigments.
La synthèse additive combine des lumières colorées (RVB) partant du noir, tandis que la synthèse soustractive combine des pigments ou filtres (CMY) partant du blanc. L'une ajoute de la lumière, l'autre retire des longueurs d'onde.
• Additive : RVB, écrans, addition de lumières
• Soustractive : CMY, impression, absorption de lumières
• Principe : L'une ajoute, l'autre soustrait des longueurs d'onde
Limites du spectre visible : Violet (λ ≈ 400 nm) et Rouge (λ ≈ 700 nm).
Violet : λ_violet ≈ 400 nm = 4.0 × 10⁻⁷ m
Rouge : λ_rouge ≈ 700 nm = 7.0 × 10⁻⁷ m
f = c / λ
f_violet = c / λ_violet = (3.0 × 10⁸) / (4.0 × 10⁻⁷) = 0.75 × 10¹⁵ = 7.5 × 10¹⁴ Hz
f_rouge = c / λ_rouge = (3.0 × 10⁸) / (7.0 × 10⁻⁷) = 0.43 × 10¹⁵ = 4.3 × 10¹⁴ Hz
Plus λ est petite, plus f est grande (relation inverse).
f_violet > f_rouge, ce qui correspond à l'ordre énergétique.
Les fréquences sont exprimées en hertz (Hz) et sont comprises entre 4.0 × 10¹⁴ Hz et 7.9 × 10¹⁴ Hz environ.
La fréquence de la radiation violette (λ ≈ 400 nm) est de 7.5 × 10¹⁴ Hz et celle de la radiation rouge (λ ≈ 700 nm) est de 4.3 × 10¹⁴ Hz.
• Relation fondamentale : c = λ × f
• Domaine visible : 400 nm ≤ λ ≤ 700 nm
• Relation inverse : f = c / λ
Spectroscopie astronomique : Analyse de la lumière émise par les étoiles pour déterminer leur composition.
Les étoiles émettent un spectre continu de lumière avec des raies d'absorption caractéristiques.
Chaque élément chimique absorbe la lumière à des longueurs d'onde spécifiques.
Le spectre d'une étoile ressemble à un arc-en-ciel avec des lignes noires à des longueurs d'onde précises.
Les positions des raies d'absorption correspondent aux longueurs d'onde caractéristiques des éléments présents.
La distribution de l'intensité lumineuse selon les longueurs d'onde indique la température de l'étoile.
Composition chimique, température, mouvement (effet Doppler), distance et classification des étoiles.
Les astronomes analysent la lumière des étoiles en décomposant leur spectre. Les raies d'absorption à des longueurs d'onde spécifiques révèlent la composition chimique, la température et d'autres propriétés des étoiles.
• Spectroscopie : Analyse des longueurs d'onde émises/absorbées
• Raies caractéristiques : Chaque élément a un spectre unique
• Applications : Composition, température, mouvement des étoiles
Rayonnement du corps noir : Loi de Wien reliant la température d'un objet à la longueur d'onde de son maximum d'émission.
Tout objet chaud émet un rayonnement électromagnétique selon sa température.
λ_max × T = 2.898 × 10⁻³ m·K, où λ_max est la longueur d'onde de maximum d'émission.
Température ambiante (~300 K) ⇒ λ_max ≈ 9660 nm ⇒ Rayonnement infrarouge invisible.
Température de 1000 K ⇒ λ_max ≈ 2900 nm ⇒ Début du rayonnement visible (rouge).
Température de 3000 K ⇒ λ_max ≈ 970 nm ⇒ Jaune-orange.
Température de 6000 K ⇒ λ_max ≈ 483 nm ⇒ Blanc-bleuté (comme le Soleil).
Filament d'ampoule : rouge à 1000°C, blanc à 2500°C.
Feu : rouge/orange pour les braises, bleu pour les flammes les plus chaudes.
Plus la température est élevée, plus le maximum d'émission se déplace vers les courtes longueurs d'onde.
Les objets chauds changent de couleur selon leur température à cause de la loi de Wien. Plus la température est élevée, plus la longueur d'onde de maximum d'émission diminue, passant du rouge au blanc en passant par l'orange et le jaune.
• Loi de Wien : λ_max × T = constante
• Relation température-couleur : Plus T est élevé, plus λ_max est petit
• Applications : Température des étoiles, ampoules, incandescence
