Cet article explique en quoi consiste la lumière monochromatique, à quoi elle sert et comment générer ce type de lumière. Vous découvrirez également la différence entre la lumière monochromatique et la lumière polychromatique.
Qu'est-ce que la lumière monochromatique ?
La lumière monochromatique est une lumière qui a une seule longueur d'onde. Par conséquent, la lumière monochromatique est un rayonnement monochromatique, c’est-à-dire un rayonnement à fréquence constante.
Ainsi, l’œil humain perçoit la lumière monochromatique comme une couleur spectrale unique. En termes simples, la lumière monochromatique est une lumière que nous identifions comme une couleur.
Ci-dessous vous pouvez voir un tableau dans lequel les différentes couleurs sont liées à leurs propriétés optiques correspondantes :
| Couleur | Longueur d'onde (nm) | Fréquence (THz) | Énergie (eV) |
|---|---|---|---|
| violette | 380 – 450 | 670 – 790 | 2,75 – 3,26 |
| Bleu | 450 – 485 | 620 – 670 | 2,56 – 2,75 |
| cyan | 485 – 500 | 600 – 620 | 2,48 – 2,56 |
| Vert | 500 – 565 | 530 – 600 | 2.19 – 2.48 |
| Jaune | 565 – 590 | 510 – 530 | 2.10 – 2.19 |
| Orange | 590 – 625 | 480 – 510 | 1,98 – 2,10 |
| Rouge | 625 – 780 | 385 – 480 | 1,65 – 1,98 |
Gardez à l’esprit que la monochromaticité pure n’existe pas, la lumière monochromatique est donc une caractéristique idéale. En réalité, la lumière monochromatique est toujours composée de rayonnements de longueurs d'onde différentes, bien que celles-ci soient pratiquement identiques et qu'elle soit donc considérée comme monochromatique.
Monochromateurs légers
Il existe principalement trois instruments qui permettent de séparer le rayonnement électromagnétique selon sa longueur d'onde et, par conséquent, d'obtenir une lumière monochromatique. Ces instruments sont des prismes, des réseaux de diffraction et des filtres optiques.
Prisme
Un prisme optique divise la lumière en différentes couleurs spectrales. Autrement dit, un prisme courbe la lumière qui tombe sur lui en différents faisceaux de lumière en fonction de sa longueur d'onde, de sorte qu'il sépare la lumière incidente en différents faisceaux de lumière monochromatique.
Ainsi, le prisme profite de la propriété optique selon laquelle l'indice de réfraction du verre dépend de la longueur d'onde, par conséquent, la lumière quitte le prisme sous un angle différent en fonction de la longueur d'onde.
Réseau de diffraction
Les réseaux de diffraction sont formés de fils d'une certaine épaisseur situés à une certaine distance. Ainsi, un réseau de diffraction diffracte la lumière dans différentes directions en fonction de la longueur d'onde du rayonnement. De cette manière, il est possible de séparer le rayonnement électromagnétique incident en différents faisceaux lumineux en fonction de leur longueur d'onde.
Ces types d'instruments optiques sont souvent utilisés en spectrométrie comme éléments monochromateurs.
Filtre optique
Un filtre optique est un matériau qui absorbe la lumière d’une certaine gamme de longueurs d’onde et laisse passer la lumière d’une longueur d’onde spécifique.
Par conséquent, une lumière monochromatique peut être générée si un filtre optique avec une très petite plage de longueurs d’onde est utilisé. Le filtre optique absorbera tout le rayonnement incident sauf celui qui a la longueur d'onde souhaitée, obtenant ainsi une lumière monochromatique.
Lumière monochromatique et lumière polychromatique
Dans cette section, nous verrons la différence entre la lumière monochromatique et la lumière polychromatique, car ce sont deux concepts physiques étroitement liés.
La lumière polychromatique est une lumière qui émet un rayonnement électromagnétique de différentes longueurs d'onde. Autrement dit, la lumière polychromatique est un ensemble de rayonnements électromagnétiques de fréquences différentes.
Par conséquent, la différence entre la lumière monochromatique et la lumière polychromatique réside dans le nombre de longueurs d’onde. La lumière monochromatique a une seule longueur d’onde, tandis que la lumière polychromatique est composée de différentes longueurs d’onde.
Utilisation de la lumière monochromatique
Enfin, nous verrons à quoi sert la lumière monochromatique, car outre la définition de la lumière monochromatique, il est également utile de connaître ses applications pour mieux en comprendre la signification.
La lumière monochromatique est utilisée dans la technique d'analyse spectroscopique, qui consiste à exposer un échantillon de matériau à un rayonnement monochromatique et à mesurer la quantité de rayonnement qu'il absorbe. Ensuite, à partir du graphique de l’absorption en fonction de la fréquence du rayonnement monochromatique, on peut déterminer la composition du matériau. Ce principe est utilisé dans le fonctionnement du photocolorimètre.
De plus, la lumière monochromatique est un type de lumière utilisée dans de nombreux instruments optiques, tels que le photocolorimètre, le spectrophotomètre, le spectrofluorimètre, le spectromètre, etc.