MONOCHROMATISME

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Caractère d'une vibration représentée par une fonction sin 2πνt, cos 2πνt ou exp 2 iπνt du temps t, où ν est la fréquence. En physique des vibrations, la vibration monochromatique joue le rôle d'une vibration élémentaire, puisque tout phénomène, périodique ou apériodique, peut être analysé en composantes monochromatiques ou synthétisé à partir d'elles (série de Fourier, intégrale de Fourier). L'ensemble des fréquences des composantes constitue le « spectre » du phénomène considéré.

On peut réaliser une vibration monochromatique en isolant une portion étroite du spectre d'une vibration non monochromatique à l'aide d'un « monochromateur ». Le monochromatisme rigoureux est toutefois impossible à réaliser, car toute vibration a une durée finie Dt et ne peut être représentée par une fonction sinusoïdale simple que pendant Δt. D'après la relation d'incertitude temps-fréquence, Δt . Δν ≈ 1, où Δν est la largeur de la raie (intervalle de fréquences occupé par le spectre ; Δt finie implique Δν ≠ 0 et exclut le parfait monochromatisme. En optique, la largeur non nulle Δν est due à plusieurs causes : l'élargissement « naturel » Δν1 ≈ 1/Δt1 (la durée de vie τ d'un état stationnaire atomique étant finie, la radiation émise dans une transition entre deux états stationnaires dure seulement un temps Δt1 ≈ τ, avec en général τ ~ 10—8 s), l'élargissement « par collision » Δν2 = 1/Δt2 (les collisions entre atomes interrompent le processus d'émission après un temps Δt2, en général plus petit que Δν1), l'élargissement Doppler-Fizeau Δν3, etc. D'ordinaire, Δν2 et Δν3 dominent, et pour un monochromatisme optimal, il convient d'employer des pressions basses (Δν2 ≤ 1) et des températures basses (Δν3 ≤ ν).

—  Viorel SERGIESCO

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Viorel SERGIESCO, « MONOCHROMATISME », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 25 août 2019. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/monochromatisme/