1. Lumière visible

L’œil humain n’est sensible qu’à certaines fréquences (ou longueur d’onde), celles correspondantes à la lumière du visible. Dans ce domaine, les fréquences sont comprises entre 7,5.10¹⁴ Hz et 3,8 .10¹⁴ Hz.
Plus simplement, les longueurs d’onde dans le vide correspondantes à ce domaine sont comprises entre 400 et 800 nm (1 nm = 10^-9 m).

La lumière blanche est le mélange de toutes les radiations visibles.
 

Les ultraviolets (UV) ont des longueurs d’onde dans le vide comprises entre 10 et 400 nm. Les UV à courtes longueurs d’onde, nocifs pour l’homme, sont absorbés par la couche d’ozone dans la haute atmosphère.

Les infrarouges (IR) sont des longueurs d’ondes dans le vide comprises entre 800 nm et 100 µm (1 µm = 10^-6 m). Ils sont émis par tout corps chaud (soleil, etc.) et son absorption s’accompagne d’un échauffement.

D’autres domaines existent et sont utilisés dans la vie courante (domaine hertzien, rayons X).
 

Illustration animée : Le spectre électromagnétique.
Longueurs d'onde et fréquences correspondantes de différents domaines.
(Cliquer puis faire glisser la règle pour savoir à quoi correspondent les longueurs d'ondes situées au-delà du visible.)
 

2. La lumière polychromatique avec l'expérience de Newton

La lumière blanche (qui peut-être assimilée à celle du Soleil) est une onde polychromatique. Elle est constituée de nombreuses radiations de fréquences (ou longueurs d’onde) différentes.
Cette lumière peut-être décomposée en fonction de la longueur d’onde des différentes radiations, par un phénomène de diffraction (à travers une fente) ou de dispersion (à travers un prisme).

On obtient alors un spectre connu s'étalant du violet (λ = 400 nm) au rouge (λ = 800 nm).

Newton a constaté qu’en éclairant un prisme avec de la lumière blanche, celle-ci sortait du prisme en étant déviée et qu’elle se décomposait en lumières de toutes les couleurs de l’arc-en-ciel. Il en a déduit que la lumière blanche est composée de toutes ces couleurs et que le prisme a pour effet de les séparer.
 

Il existe aussi des lumières polychromatiques qui ne sont constituées que de quelques radiations de longueurs d’onde différentes. Dans ce cas, on obtient par diffraction ou dispersion de cette radiation, un spectre de raies (spectres discontinus) dont les raies correspondent aux longueurs d’onde constituant la lumière initiale (exemple : lampe à vapeur de mercure).
 

3. Notion de radiation monochromatique

Une source lumineuse qui émet une lumière d’une longueur d’onde déterminée est une source monochromatique(exemple : le laser rouge). Dans ce cas, on obtient par diffraction ou dispersion un spectre à une seule raie qui correspond à la longueur d’onde de la source.

Dans l'expérience du prisme, lorsqu’on remplace la source de lumière blanche par un laser, le prisme dévie la lumière du laser mais ne la décompose pas.

Le laser génère une lumière monochromatique qui est constituée d'une radiation unique. Cette radiation est caractérisée par sa longueur d'onde (qui s'exprime en mètre et est noté λ).

Ainsi, la lumière du laser est caractérisée par une radiation de longueur d'onde

λ = 720.10^-9 m = 720 nm.