12.1 : Double nature du rayonnement électromagnétique (EM)

Le rayonnement électromagnétique (EM) se compose de composantes de champ électrique et magnétique oscillant dans des plans perpendiculaires entre eux et mutuellement perpendiculaires à la propagation du rayonnement dans l'espace. Le rayonnement électromagnétique peut être classé comme une onde, caractérisée par les propriétés des ondes telles que la longueur d'onde (notée λ) et la fréquence (représentée par ν).

La longueur d'onde est la distance entre deux pics consécutifs (le point le plus élevé) ou creux (le point le plus bas) de l'onde. La fréquence est le nombre d'ondes ou de cycles d'ondes répétitifs qui passent par un point donné dans un temps fixe. Différents types de rayonnement électromagnétique ont des longueurs d'onde et des fréquences variables. Le spectre électromagnétique est l'ensemble ordonné des rayonnements électromagnétiques regroupés par fréquence ou longueur d'onde. La longueur d'onde et la fréquence sont liées à la vitesse du rayonnement à travers un milieu. La vitesse d’un rayonnement dans le vide (notée c) est une constante physique universelle d'une valeur d'environ 3 × 10^8 m/s.

Par conséquent, la longueur d'onde et la fréquence sont inversement proportionnelles. Un rayonnement à haute fréquence présente une longueur d'onde basse, et vice versa.

En plus de se comporter comme une onde, le rayonnement électromagnétique peut également être considéré comme un ensemble de particules appelées photons. Un photon est la plus petite unité ou « quantum » de lumière ou de rayonnement électromagnétique. Il n'a ni masse ni charge, mais transporte de l'énergie. Chaque photon possède une quantité définie d'énergie, qui peut être transférée à la matière lors d'une interaction. L'énergie d'un photon (notée E) est directement proportionnelle à la fréquence et inversement proportionnelle à la longueur d'onde. L'équation reliant l'énergie d'un photon à sa fréquence de rayonnement est connue sous le nom d'équation de Planck.

La constante de Planck est désignée par h avec une valeur de 6,626 × 10^34 m^2 kg s^-1.