Qu'est-ce que la lumière?

La lumière fait référence à une petite bande de fréquences visible à l'œil humain parmi l'échelle de rayonnement électromagnétique (EM) la plus grande. La plupart des ondes électromagnétiques oscillent à un rythme que l'homme ne peut pas détecter visuellement. Cela pourrait être comparé à un sifflet de chien avec une hauteur 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 des ultraviolets (UV) choisir des motifs de fleurs uniquement visibles avec une vision équipée d’UV.

Le rayonnement électromagnétique est un champ électrique doté de propriétés magnétiques qui se propagent d'un point à un autre ou rayonnent vers l'extérieur. Le rayonnement EM est une onde avec fréquence et 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 vague. 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 entraînent une lumière rouge, tandis que des ondes plus courtes ou des fréquences plus élevées entraînent un 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 ultraviolets. Cette lumière visible et quasi-visible est également appelée lumière ultra-violette à haute énergie (HEV).

À l'extrême extrémité du spectre bleu, la plus grande partie du rayonnement devient invisible, ce qui entraîne une faible lumière violet, également appelée lumière noire. Cette longueur d'onde présente des propriétés intéressantes en ce que certains pigments absorbent le rayonnement supplémentaire qui ne peut pas être vu, ce qui provoque la ré-irradiation de l'énergie et de l'éclat de ces pigments. Un exemple est une affiche de lumière noire. Des longueurs d'ondes légèrement plus courtes produisent une lumière noire utilisée dans la criminalistique criminelle pour fluorescent des fluides corporels tels que l'urine et le sang. Au-delà des rayons UV, les rayons X et les rayons gamma sont à l'échelle EM. 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 électromagnétique.

L'extrémité opposée du spectre visible va du rouge à l'infrarouge. Infra est un latin pour "en dessous", donc infrarouge signifie littéralement "en 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 lumineux que les objets froids. L'infrarouge est également utilisé pour la mise en réseau à courte portée de périphériques informatiques avec la spécification IrDA (Infrared Data Association). Alors que les longueurs d'onde continuent de s'allonger, nous atteignons les micro-ondes, suivies par les ondes radio et, enfin, par le spectre de diffusion.

Bien que la lumière soit souvent décrite comme une onde, elle a une nature double 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, tous les rayonnements électromagnétiques se déplacent à une vitesse constante de 186 282 milles à la seconde, soit 299 792 458 mètres par seconde. Une année-lumière est donc la distance que la lumière peut parcourir en une année. L'étoile la plus proche, Alpha Centauri, se trouve à quatre années-lumière.