Spectre éLectromagnéTique

Nous expliquons ce qu’est le spectre électromagnétique, en quelles régions il est divisé, à quoi il sert et comment il a été découvert.

Qu’est-ce que le spectre électromagnétique ?

Le spectre électromagnétique  est la répartition des énergies du rayonnement électromagnétique . Elle peut être exprimée en termes d’énergie, bien qu’elle soit plus communément exprimée en termes de longueur d’onde et de fréquence du rayonnement. Elle s’étend des rayonnements aux longueurs d’onde plus courtes (rayons gamma) aux longueurs d’onde plus longues (ondes radio).

Il est composé de diverses sous-gammes ou portions, dont les limites ne sont pas complètement définies et ont tendance à se chevaucher. Chaque bande du spectre se distingue des autres dans le comportement de ses ondes lors de l’émission, de la transmission et de l’absorption , ainsi que dans ses applications pratiques.

Les ondes électromagnétiques sont des vibrations de champs électriques et magnétiques qui transportent de l’énergie. Ces  ondes se propagent dans le vide à la vitesse de la lumière .

Lorsque l’on parle de spectre électromagnétique d’un objet, on se réfère aux différentes longueurs d’onde qu’il émet (appelé spectre d’émission) ou absorbe (appelé spectre d’absorption), générant ainsi une distribution d’énergie sous la forme d’un ensemble d’ondes électromagnétiques.

Les caractéristiques d’une telle distribution dépendent de la  fréquence ou de la longueur d’onde des oscillations , ainsi que de leur énergie. Les trois grandeurs sont associées entre elles : une longueur d’onde donnée correspond à une certaine fréquence et énergie. Les ondes électromagnétiques peuvent être associées à une particule appelée photon.

Le spectre électromagnétique a été découvert à la suite des  expériences  et des contributions du britannique James Maxwell , qui a découvert la présence d’ondes électromagnétiques et formalisé les équations de son étude (dites équations de Maxwell).

Voir aussi: Électromagnétisme

Régions du spectre électromagnétique

Le spectre électromagnétique, en principe,  est pratiquement infini (par exemple, la plus grande longueur d’onde serait la taille de l’univers) et continu , mais jusqu’à présent, nous avons pu découvrir certaines de ses régions, appelées bandes ou segments. Ce sont, du plus petit au plus grand :

• Rayons gamma. Avec une longueur d’onde inférieure à 10 ^-11  mètres (m) et une fréquence supérieure à 10 ¹⁹ .
• Rayons X. Avec une longueur d’onde inférieure à 10 ^-8  m et une fréquence supérieure à 10 ¹⁶ .
• Rayonnement ultraviolet extrême. Avec une longueur d’onde inférieure à 10 ^-8  m et une fréquence supérieure à 1,5×10 ¹⁵ .
• Rayonnement proche ultraviolet. Avec une longueur d’onde inférieure à 380×10 ^-9  m et une fréquence supérieure à 7,89×10 ¹⁴ .
• Spectre visible de la lumière. Avec une longueur d’onde inférieure à 780×10 ^-9  m et une fréquence supérieure à 384×10 ¹² .
• Proche infrarouge. Avec une longueur d’onde inférieure à 2,5×10 ^-6  m et une fréquence supérieure à 120×10 ¹² .
• moyen infrarouge. Avec une longueur d’onde inférieure à 50×10 ^-6  m et une fréquence supérieure à 6×10 ¹² .
• Infrarouge lointain ou submillimétrique. Avec une longueur d’onde inférieure à 350×10 ^-6  m et une fréquence supérieure à 300×10 ⁹ .
• rayonnement micro-ondes. Avec une longueur d’onde inférieure à 10 ^-2  m et une fréquence supérieure à 3×10 ⁸ .
• Ondes radio ultra haute fréquence. Avec une longueur d’onde inférieure à 1 m et une fréquence supérieure à 300×10 ⁶ .
• Ondes radio à très haute fréquence. Avec une longueur d’onde inférieure à 100 m, une fréquence supérieure à 30 × 10 ⁶ Hz.
• Radio ondes courtes. Avec une longueur d’onde inférieure à 180 m et une fréquence supérieure à 1,7×10 ⁶ .
• Radio ondes moyennes. Avec une longueur d’onde inférieure à 650 m et une fréquence supérieure à 650×10 ³ Hz.
• Radio ondes longues. Avec une longueur d’onde inférieure à 10 ⁴  m et une fréquence supérieure à 30×10 ³ .
• Onde radio à très basse fréquence. Avec une longueur d’onde supérieure à 10 ⁴ m, une fréquence inférieure à 30 × 10 ³  Hz.

Les régions du spectre électromagnétique sont les rayons gamma, les rayons X, le rayonnement ultraviolet, le spectre visible, les micro-ondes et les radiofréquences.

Utilisations du spectre électromagnétique

Les utilisations du spectre électromagnétique peuvent être très diverses. Par exemple:

• Ondes de radiofréquence.  Ils sont utilisés pour transmettre des informations par voie hertzienne, telles que des émissions de radio, de télévision ou d’ Internet Wi-Fi .
• Les micro-ondes. Ils sont également utilisés pour transmettre des informations, telles que des signaux de téléphonie mobile (cellulaire) ou des antennes micro-ondes. Il est également utilisé par les satellites comme mécanisme de transmission d’informations au sol. Et ils servent, en même temps, à réchauffer les aliments dans les fours à micro-ondes.
• rayonnement ultraviolet. Il est émis par le Soleil et absorbé par les plantes pour la photosynthèse , ainsi que par notre peau lorsque nous bronzons. Il alimente également les tubes fluorescents et permet l’existence d’installations telles que des solariums.
• rayonnement infrarouge. C’est celui qui transmet la chaleur du Soleil à notre planète, d’un feu aux objets qui l’entourent, ou d’un radiateur à l’intérieur de nos pièces.
• Le spectre de la lumière visible. Cela rend les choses visibles. De plus, il peut être utilisé pour d’autres mécanismes visuels tels que le cinéma , les lampes de poche, etc.
• Les rayons X.  Ils sont utilisés en médecine pour prendre des empreintes visuelles de l’intérieur de notre corps, comme nos os , tandis que les rayons gamma, beaucoup plus violents, sont utilisés comme forme de radiothérapie ou de traitement du cancer, puisqu’ils détruisent l’ ADN de cellules qui se reproduisent de façon désordonnée.

Importance du spectre électromagnétique

Dans le monde contemporain, le spectre électromagnétique est un élément clé pour les télécommunications et la transmission de l’information . Il est également essentiel dans les techniques d’exploration (type radar/sonar) de l’espace extra-atmosphérique pour comprendre les phénomènes astronomiques lointains dans le temps et dans l’espace .

Elle a diverses applications médicales et pratiques qui font également partie de ce que nous considérons aujourd’hui comme la qualité de vie . C’est pourquoi sa manipulation est, sans aucun doute, l’une des grandes découvertes de l’humanité.