Ondes lumineuses : mono/polychromatiques

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Extrait

Ondes lumineuses : mono/polychromatiques (fiche - Terminale S)

Objectifs • Rappeler quelques notions importantes relatives a ux radiations électromagnétiques, y compris la lumière visible. • Expliquer le phénomène de dispersion de la lumière, utilisé par un prisme optique pour décomposer la lumière. • Caractériser alors une lumière polychromatique et monochromatique. 1. La lumière a. Rappels Dans le vide, toutes les radiations électromagnétiq ues, dont la lumière, se propagent à la célérité . D'autre part, le lien entre la fréquencef(en Hz) d'une onde électromagnétique et sa longueur d'ondeλ(en m) dans le vide est donné par -1 , où la célérité est en m.s .

Dans l'air, la célérité de la lumière est proche dec. Par contre, dans un milieu matériel transparent, comme le verre ou l'eau, la céléritévde la lumière est plus faible que dans le vide. Elle est donnée par l'indice optique de réfractionn(sans dimension) du milieu de propagation, car nous avons , avecn≥ 1.Quand une radiation lumineuse change de milieu, sa célérité et sa longu eur d'onde peuvent varier, mais pas sa fréquence. b. Le domaine du visible L’œil humain n’est sensible qu’à certaines fréquenc es duspectre électromagnétique. Ce sont celles qui appartiennent au domaine de la l umièrevisible, dont les fréquences 14 14 sont comprises entre 3,8 .10 Hz et 7,5.10 Hz. Cela correspond à un domaine en –9 longueur d'onde dans le vide compris entre400 nm et 800 nmenviron (1 nm = 10 m). c. Le spectre électromagnétique →Lesultraviolets(UV) ont des longueurs d’onde dans le videplus faiblesque celles du visible, comprises entre10 nm et 400 nm. Cela signifie que les photons UV sont plus énergiqu es que les photons du visible (d'après la relation donnant l'énergie E d'un photo n : , oùhest la constante de Planck). Les UV à courtes longueurs d’onde émis par le Solei l, nocifs pour l’Homme ou pour la vie en général, sont absorbés par la couche d’ozone dans la haute atmosphère. →Lesinfrarouges(IR) sont des longueurs d’ondes dans le videplus grandesque –6 celles du visible, elles sont comprisesentre 800 nm et 100 µmm).(1 µm = 10 ère Ils font partie du rayonnement thermique émis par l es corps (cf loi de Wien, vue en 1 S).