La lumière et les systèmes optiques Thème 8 – Au

Module 3 – La lumière et les systèmes
optiques
Thème 8 – Au-delà de la lumière
La lumière du Soleil ne se compose pas seulement de lumière visible. En plus de l’énergie visible, la
lumière, le Soleil émet de l’énergie visible. La lumière que nous pouvons voir n’est qu’une minuscule
partie du spectre d’énergie visible et invisible beaucoup plus grand.
Dans une onde lumineuse, les champs électriques et magnétiques vibrent. C’est pourquoi on dit que la
lumière est un rayonnement électromagnétique. Le spectre électromagnétique contient l’énergie de la
lumière visible et toutes les formes d’énergie rayonnante invisibles.
Les différentes couleurs de lumière représentent différentes fréquences et longueurs d’onde de lumière.
La fréquence de la lumière rouge est de 4,3 X 10 14 Hz. Cette façon d’exprimer un grand nombre est la
notation scientifique. Le nombre 10 14 signifie 10 X 10 X 10 X 10 X 10 X 10 X 10 X 10 X 10 X 10 X 10 X 10
X 10 X 10 qui est égal à 100 000 000 000 000 (cent billions).
Un nanomètre est égal à 0,000 000 001 m. En notation scientifique ce nombre s’exprime ainsi :
1,0 X 10-9 (un milliardième). La lumière rouge a une longueur d’onde de 700 nm ou de 0, 000 000 7 m
(7,0 X 10-7 m). Un nanomètre est tellement petit que l’épaisseur d’une feuille de papier peut mesures
environ 500 000 nm.
Le rayonnement infrarouge
La lumière rouge a une longueur d’onde d’environ 700 nm. Si tu pouvais l’étirer jusqu’à 1000 nm, elle se
présenterait sous la forme d’un rayonnement thermique, ou rayonnement infrarouge. Tes yeux ne
pourraient plus la voir, mais ta peau pourrait la sentir. Comme le rayonnement infrarouge est un
rayonnement thermique, tout objet plus chaud que son environnement émet des rayons infrarouges.
On l’utilise dans les détecteurs de mouvement, les avertisseurs antivol et les lampes chauffantes.
Les ondes radioélectriques
Si tu pouvais étirer l’onde infrarouge encore davantage pour que la longueur mesure quelques
millimètres, tu commencerais à obtenir des ondes radioélectriques. Les ondes radioélectriques ont une
plus grande longueur d’onde et une plus basse fréquence que la lumière visible.
Les micro-ondes ont la plus courte longueur d’onde et la fréquence la plus élevée de toutes les ondes
radioélectriques. Les micro-ondes sont utilisées pour chauffer des aliments. Les micro-ondes peuvent
être transmises à des satellites de télécommunications. Les signaux émis par satellite peuvent voyager
sur des grandes distances. On utilise aussi les micro-ondes dans les radars. On utilise les ondes
radioélectriques dont les longueurs d’onde sont plus grandes que celles des micro-ondes pour la
transmission d’émissions de TV et de radio.
Les technologies d’imagerie à distance
Les signaux qui proviennent de stations de radio et de télévision, de téléphones cellulaires et même
d’étoiles éloignées traversent ton corps à longueur de journée.
Les LANDSAT enregistrent la façon dont différentes parties de la lumière du Soleil sont réfléchies.
RADARSAT-1 prend des photographies de la surface de la Terre à l’aide d’un radar et non à l’aide de la
lumière. Les 2 types de satellites enregistrent des données numériques à l »aide de bandes
magnétiques. Ils retransmettent les données vers la Terre à des stations de réception aux fins d’analyses
scientifiques.
Le rayonnement ultraviolet
À l’extrémité violette de la partie visible du spectre électromagnétique se trouvent des longueurs
d’onde de 200 nm connues sous le nom de rayonnement ultraviolet (UV). Ce rayonnement est très
énergétique. Il cause le bronzage, qui est une façon de la peau de se protéger des ondes ultraviolettes.
Le rayonnement ultraviolet peut endommager la cornée. Depuis quelques années une quantité plus
grande de rayonnement ultraviolet atteint la surface de la Terre. Ce phénomène est causé par la
diminution de la couche d’ozone autour de la Terre. Lorsque le rayonnement ultraviolet atteint
l’atmosphère, l’ozone en absorbe une grande partie. Cependant, la couche d’ozone semble s’amincir.
Les rayons X
Les rayons X sont des rayons du spectre de l’énergie rayonnante de longueurs d’onde très courtes et de
fréquences très hautes. Ces ondes sont très pénétrantes et très énergétiques. Les rayons X traversent
facilement les tissus comme la peau et les muscles. Toutefois, ils sont absorbés par les os.
Les rayons gamma
Les rayons gamma ont les longueurs d’onde les plus courtes et la plus grande énergie de toutes les
ondes du spectre électromagnétique. Les rayons gamma résultent de réactions nucléaires. Ils peuvent
tuer des cellules. On peut détruire des cellules cancéreuses à l’aide de rayons gamma, c’est ce qu’on
appelle la radiothérapie.
La lumière visible n’est qu’une partie du spectre électromagnétique. Nous sommes entourés d’ondes
énergétiques. Cependant, un grand nombre de ces ondes sont invisibles. Elles existent dans des
fréquences que nous ne pouvons pas voir. Néanmoins, ces ondes invisibles jouent un rôle important,
comme transmettre la musique et sauver des vies dans des hôpitaux.