Définition
Lumière
En physique, la lumière est une onde électromagnétique visible par l'œil humain. Elle est interprétée en termes de particules appelées photons.
Spectre de la lumière
Un spectre est la décomposition d'une onde complexe en composantes simples, telles que la lumière visible pouvant être décomposée en couleurs (longueurs d'onde).
Son
Le son est une onde mécanique qui se propage dans un milieu matériel (solide, liquide ou gaz) et qui est audible par l'oreille humaine.
Fréquence
La fréquence est le nombre de répétitions d'un phénomène périodique par unité de temps, généralement mesurée en Hertz (Hz).
Longueur d'onde
La longueur d'onde est la distance entre deux points identiques dans le cycle d'une onde, généralement mesurée en mètres.
Dispersion de la lumière par un prisme
Lorsque la lumière blanche traverse un prisme, elle est décomposée en différentes couleurs constituant le spectre visible. Cette dispersion est due aux variations d'indice de réfraction selon la longueur d'onde de la lumière. Les couleurs allant du rouge au violet illustrent la décomposition, le violet étant le plus dévié.
Spectre de lumière et ses caractéristiques
Le spectre de la lumière est une gamme de toutes les longueurs d'onde présentes dans la lumière. Cette gamme peut être continue, comme celle émise par un corps chauffé qui brille plus intensément et tend vers le violet quand sa température augmente, conformément à la loi de Planck.
Un spectre d'émission de raies, par contre, est spécifique aux gaz. Chaque élément chimique produit un ensemble unique de raies spectrales qui peuvent être utilisées comme une empreinte pour son identification. La longueur d'onde des raies peut être mesurée en nanomètres (nm), et leur placement sur un axe de longueur d'onde permet d'analyser le spectre.
Propagation du son
Le son se propage dans les milieux matériels à une vitesse qui varie en fonction de la densité et de l'élasticité du milieu. Dans l'air, à température ambiante, la vitesse du son est d'environ 340 m/s. Les sons sont classifiés selon leur fréquence: les infrasons (en dessous de 20 Hz), les sons audibles (entre 20 Hz et 20 kHz) et les ultrasons (au-dessus de 20 kHz).
Analyse du signal sonore
Un signal sonore présenté en fonction du temps peut être décrit par un motif qui se répète. Sa période est le temps que met une oscillation pour se répéter, et sa fréquence est la réciproque de la période. La longueur d'onde dépend de la vitesse de propagation du son dans le milieu. La hauteur du son est liée à sa fréquence, plus celle-ci est élevée, plus le son est aigu. Le timbre dépend du motif de l'onde sonore et permet de distinguer différents instruments jouant à la même note.
L'intensité sonore, mesurée en watts par mètre carré (W/m²), et son niveau d'intensité, mesuré en décibels (dB), décrivent respectivement l'énergie et la perception de cette énergie par l'oreille humaine. Lorsque l'intensité est doublée, le niveau augmente de 3 dB.
A retenir :
En résumé, la lumière et le son sont des phénomènes ondulatoires fondamentaux régis par des lois physiques. La dispersion de la lumière par un prisme nous révèle le spectre visible, chaque longueur d'onde correspondant à une couleur distincte. Les spectres d'émission constituent des empreintes digitales uniques pour les éléments. Le son se propage à des vitesses spécifiques dans divers milieux, influencé par des paramètres tels que la fréquence et la période. La compréhension de ces concepts dans la physique permet de décrypter une multitude de phénomènes naturels, allant de l'arc-en-ciel au diagnostic médical par ultrasons.
