EXPÉRIENCE MARQUANTE
( et ceci est rapidement compris dès le xix e siècle) sont bel et bien de la lumière. Leur longueur d’ onde se situe au-delà de l’ extrémité rouge du spectre visible( au-delà de 800 nm) et leurs fréquences( voir l’ encart) sont en-deçà de celles du rouge. On nomme donc cette partie invisible du spectre les rayons infrarouges.
Une révolution scientifique
Il s’ agit là d’ une découverte absolument fondamentale qui ouvre immédiatement de nouveaux horizons scientifiques: la lumière ne se limite pas à ce que voient nos yeux. Cette véritable révolution, qui ne s’ arrête pas aux infrarouges, va totalement changer la perspective des chercheurs, qu’ ils étudient la matière ou l’ Univers. La possibilité de détecter de nouveaux rayonnements va considérablement modifier et étendre notre perception du monde. Dès 1801, le prussien Johann Wilhelm Ritter, qui a lu les articles d’ Herschel, découvre de son côté un rayonnement au-delà du violet. Sa technique est différente( celle des thermomètres ne fonctionne pas de ce côté du spectre pour lequel le verre des thermomètres est opaque). Il utilise du chlorure d’ argent qui noircit à la lumière, y compris, donc, après la lumière violette. Il en déduit l’ existence de rayons qu’ il
FRÉQUENCES ET LONGUEURS D’ ONDE
Nous ne nous étendrons pas ici sur la nature de la lumière telle que décrite aujourd’ hui par la physique quantique. Sur ce sujet, le lecteur pourra se référer à l’ ouvrage donné par la Référence [ 5 ], par exemple. Nous rappelons simplement que, dans le cadre de la théorie électromagnétique, la lumière est une onde. Les différentes « couleurs »( visibles ou non) correspondent en réalité à la valeur de la longueur d’ onde, notée λ, qui se mesure en mètres ou bien en ses multiples ou sous-multiples, comme les nanomètres( nm). La longueur d’ onde est reliée à une autre quantité, la fréquence ν( mesurée en Hertz, Hz), via la relation λ = c / ν, où c est la vitesse de la lumière dans le vide( 299 792 458 m / s).
qualifie de « chimiques », qui sont par la suite qualifiés d’ ultraviolets. Plus tard, le spectre sera encore étendu par la découverte des ondes radio par Heinrich Hertz, des rayons X par Wilhelm Conrad Röntgen et des rayons γ( gamma) par Paul Ulrich Villard. La théorie de James Clerk Maxwell, père de l’ électromagnétisme, parachève l’ unification de tous ces rayonnements qui sont régis par les mêmes équations et suivent donc les mêmes lois( comme le soupçonnait Herschel). L’ ensemble des rayonnements possibles constituent le spectre électromagnétique qui s’ étend sur une gamme considérable de longueurs d’ ondes( et donc de fréquences), ainsi que le montre la Figure 3.
La lumière visible ne constituant qu’ une toute petite partie de ce spectre, la possibilité de mesurer tous ces nouveaux rayonnements permet des observations jusqu’ alors totalement inédites et d’ une incroyable richesse d’ informations. Rien qu’ en astrophysique, observer les astres en rayons γ, X, ultraviolets, visibles, infrarouges, micro-ondes et radio en donne des vues très différentes mais complémentaires, permettant de sonder, par exemple, différentes couches atmosphériques, différents phénomènes physiques, de révéler différents composés, etc. Mais, pour cela, encore faut-il disposer des outils permettant de mesurer toutes ces « lumières invisibles ».
Figure 3. Le spectre électromagnétique. La lumière visible n’ en constitue qu’ une infime partie. Figure Vincent Boudon.
Photoniques 138 I www. photoniques. com 21