Longueur d'onde et fréquence
Imaginez une onde sous forme d'une succession de vagues : exactement ce qui se passe quand vous lancez un caillou dans l'eau. On appelle longueur d'onde la distance qui sépare deux vagues successives.Imaginez maintenant que sur l'eau on mette un bouchon à flotter. Le passage de la vague va le faire monter et descendre alternativement. On appelle fréquence le nombre d'aller-retour qu'il fait pendant une seconde. La fréquence s'exprime en Hertz. Plus les aller-retours du bouchon sont rapides, plus la fréquence est grande.
| Voici une onde à la surface de l'eau : on a dessiné en rouge la longueur qu'on appelle "longueur d'onde", et le terme se comprend bien sur le schéma. C'est la distance qui sépare deux creux ou deux maxima. |
La fréquence et la longueur d'onde sont liées : la fréquence donne en fait le nombre de creux ou de bosses qui se succèdent en une seconde au même endroit. En général, toutes les ondes vont à la même vitesse, sans se déformer, quelle que soit la fréquence de l'onde. La longueur d'onde étant la distance entre deux creux ou deux bosses, plus la longueur d'onde est petite, plus la succession de creux et de bosses doit être rapide en un point. A une longueur d'onde correspond en fait une seule fréquence. La donnée de la fréquence ou de la longueur d'onde suffit à caractériser l'onde.
La notion de fréquence et de longueur d'onde s'applique à toutes les ondes, y compris le son et la lumière. Si vous écoutiez un son d'une fréquence précise, vous vous apercevriez que quand la fréquence augmente, le son vous paraît plus aigu. En fait, à une fréquence correspond une hauteur de son. Si vous doublez la fréquence d'un son, vous obtenez un son plus haut d'une octave. Le "la" correspond à une fréquence de 440 Hertz.
En optique, donc pour la lumière, une fréquence correspond à une couleur : les fréquences les plus basses du visible (donc les longueur d'onde les plus grandes) correspondent au rouge, tandis que les fréquences les plus grandes, donc les longueur d'onde les plus petites correspondent au violet. Entre les deux, on trouve ce qu'on appelle le spectre du visible : un arc-en-ciel. Les rayonnements de fréquence inférieure au rouge sont les infra-rouges, les rayonnements de fréquence plus grande que le violet sont les ultra-violets. En général pour la lumière on utilise surtout les longueurs d'onde.
Dans une onde quelconque, en fait, il n'y a en général pas qu'une seule fréquence présente. C'est à dire que dans la lumière, il y a en général plusieurs couleurs, et il y a plusieurs "notes" dans un son.
La lumière ne constitue qu'une partie de l'ensemble des fréquences des ondes électro-magnétiques : il y des ondes de même nature que la lumière qui ont des fréquences encore plus petites que l'infra-rouge (micro-ondes, ondes radio), et d'autres qui ont des fréquences encore plus grandes (rayons X).