 énergie de rayonnement |
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La propagation d'un
rayonnement électromagnétique
dans un milieu donné résulte du couplage de deux perturbations ondulatoires affectant ce milieu : l'une est de nature électrique, l'autre de nature magnétique, et les deux sont liées quantitativement par un ensemble de relations physiques appelées les
équations de Maxwell
, d'après le nom du physicien écossais James Clerk Maxwell (1831-1879) ; ces deux perturbations transversales progressent dans deux plans orthogonaux l'un à l'autre, et elles transportent suivant la direction de l'axe d'intersection de ces plans une énergie d'autant plus importante que leur fréquence commune
ν
atteint, toutes choses égales d'ailleurs, une valeur plus élevée. En fait, bien que la représentation de ce transport d'énergie fasse appel à un phénomène se propageant de façon continue dans l'espace
—
à savoir, des ondes
—
, on ne peut expliquer certains phénomènes physiques autrement qu'en émettant une hypothèse suivant laquelle cette énergie est transportée aussi bien de façon discontinue par des particules immatérielles appelées
photons
, dont chacune véhicule un
quantum
d'énergie
E
proportionnel à cette même fréquence : plus précisément, on a
E
=
h
ν
, où la "
constante de Planck
"
h
(du nom du physicien allemand Max Planck) vaut 6,625.10
- 34
J.s. |
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Par ailleurs, tous les
rayonnements électromagnétiques
ont dans le vide une même vitesse de propagation, la
vitesse
de la
lumière
, notée par le symbole
c
; sa valeur, indépendante du
référentiel
où elle est mesurée, est égale à 299 792 458 m.s
- 1
, chiffre que l'on arrondit communément à 300 000 km/s. Un
rayonnement
monochromatique
, associé à une couleur unique du spectre du prisme, est alors défini univoquement par sa fréquence
ν
, et la
longueur d'onde
λ
de ce
rayonnement
dans le vide est donnée par la formule
λ
=
c
/
ν
: ainsi, dans le vide, l'énergie transportée par un
rayonnement lumineux
de couleur donnée (ou, plus généralement, par un rayonnement électromagnétique de fréquence donnée) varie en raison inverse de la longueur d'onde de ce rayonnement. Dans un milieu autre que le vide, la vitesse de propagation
c'
d'un rayonnement électromagnétique de fréquence
ν
donnée est inférieure à
c
et varie proportionnellement à la longueur d'onde
λ'
du rayonnement, puisque
c'
/
λ'
=
c
/
λ
=
ν
: le rapport
c
/
c'
(ou
λ
/
λ'
), toujours supérieur à 1, est l'
indice de réfraction
du milieu de propagation par rapport au vide pour le rayonnement considéré ; quelle que soit la fréquence de celui-ci, l'indice de réfraction de l'
air
par rapport au vide est toujours très voisin de l'unité. |
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