La lumière

$Décomposition prisme diffraction de la lumière$

Ensemble d'ondes électromagnétiques qui possèdent toutes la même vitesse de propagation c dans le vide (c=299.792,458 km/sec.) mais qui se distinguent par leur longueur d'onde λ (lambda). Pendant longtemps, la notion de lumière a été réduite à la lumière dite visible (c'est-à-dire perceptible par l'œil), soit un ensemble très étroit d'ondes dont la longueur varie entre 0,3 micromètre (violet) et 0,7 micromètre (rouge). Notre œil est sensible à ces longueurs d'onde parce que c'est dans cet intervalle que le soleil émet son maximum d'énergie et qu'il s'y est adapté au fil de l'évolution. Si notre soleil avait été une étoile froide (rouge), nous ne verrions sans doute pas le bleu mais davantage les infrarouges. Mais l'ensemble des ondes électromagnétiques comporte des ondes dont la longueur varie du millionième de micromètre (rayon gamma) à plusieurs kilomètres (ondes radio).

La couleur d'un corps dépend notamment de la manière dont il réfléchit et absorbe la lumière qui l'éclaire. Dans le domaine du visible, un objet qui absorbe les courtes longueurs d'onde (bleu) et renvoie les plus grandes apparaît rouge et réciproquement. Et c'est la composition chimique des corps qui détermine principalement les propriétés d'absorption et de diffusion. La "couleur" d'un corps renseigne donc sur sa composition, son identité. Bien entendu, ce qui est valable pour les longueurs d'onde de la lumière dite visible, l'est pour l'ensemble des ondes électromagnétiques (dans ce cas, le détecteur n'est plus l'œil mais bien des caméras particulières ou d'autres détecteurs sensibles à des longueurs d'onde précises). C'est pourquoi, par abus de langage, on affecte une "couleur" à chaque longueur d'onde et on parle par exemple de "couleur" infrarouge ou ultraviolette même si ces ondes ne provoquent aucune sensation colorée dans notre œil. Inversement, c'est pour cela qu'on appelle une onde d'une longueur bien définie une onde monochromatique (de khroma en grec, qui signifie couleur).

$Diffraction de la lumière$

Une information objective sur une lumière ne peut être obtenue que par son spectre, c'est-à-dire l'ensemble des ondes élémentaires (monochromatiques) dont une onde électromagnétique est constituée. Ainsi, la lumière blanche du soleil est-elle constituée d'une multitude d'ondes élémentaires, une décomposition visible lorsqu'un arc-en-ciel se produit ou lorsqu'on fait passer la lumière dans un prisme ou un réseau de diffraction. Peu à peu, on a découvert que chaque élément chimique pouvait être associé à un spectre précis, différent des autres (chaque corps émet de la "lumière", il suffit pour cela de le chauffer ou de produire une étincelle électrique dans une enceinte contenant un gaz sous faible pression – spectre d'émission). De même, les atomes peuvent aussi absorber une lumière dans des bandes spectrales qui sont aussi caractéristiques (spectre d'absorption). Autrement dit, le spectre de la lumière émise ou absorbée par un élément chimique est sa signature, un véritable "code barre" unique. Cette technique, appelée spectroscopie est un puissant moyen d'analyse, de reconnaissance des éléments utilisé aujourd'hui dans tous les laboratoires et industries.