Le spectre électromagnétique
Des ondes les plus lentes que la Terre connaisse jusqu’aux rayonnements les plus énergétiques de l’Univers, tout est fait de la même matière : des ondes électromagnétiques. Seule leur fréquence change. Voici le tableau complet, du sous-ELF aux rayons gamma.
Mis à jour le 5 juillet 2026
Qu’est-ce qu’une fréquence ?
Une onde est une oscillation qui se répète. La fréquence mesure le nombre de fois que ce motif se répète en une seconde. Son unité est le hertz (Hz), et un hertz signifie très exactement un cycle par seconde. Une onde à 50 Hz effectue donc 50 oscillations complètes chaque seconde, une onde à 100 MHz en effectue cent millions.
La durée d’un seul cycle s’appelle la période (T). Fréquence et période sont l’inverse l’une de l’autre : plus les cycles sont rapprochés, plus la fréquence est élevée.
f = 1 / T (Hz = cycles par seconde)
Sur une même seconde, l’onde du bas effectue davantage de cycles : sa fréquence est plus élevée. Le hertz compte simplement ces cycles.
Fréquence et longueur d’onde
Toutes les ondes électromagnétiques se déplacent dans le vide à la même vitesse : la vitesse de la lumière, environ 300 000 km/s. La distance parcourue pendant un cycle est la longueur d’onde (λ). Fréquence et longueur d’onde sont donc liées par une relation simple :
c = λ × f → λ = c / f
La conséquence est fondamentale : plus la fréquence est haute, plus la longueur d’onde est courte. Une onde grandes ondes (150 kHz) s’étale sur 2 km, alors qu’une onde du WiFi (2,4 GHz) tient dans 12 cm, et un rayon gamma dans une fraction de milliardième de millimètre.
La longueur d’onde est la distance entre deux crêtes successives. À vitesse constante, elle diminue quand la fréquence augmente.
Un seul spectre, du sous-ELF aux rayons gamma
Ondes radio, micro-ondes, infrarouge, lumière visible, ultraviolet, rayons X et rayons gamma : ce sont toutes des ondes électromagnétiques identiques par nature, qui ne diffèrent que par leur fréquence. À mesure que celle-ci grandit, l’énergie transportée par chaque « grain » de lumière (photon) augmente aussi, selon la relation :
E = h × f
C’est cette énergie croissante qui marque une frontière capitale, située dans l’ultraviolet : en dessous, les rayonnements sont non ionisants (ondes radio, chaleur, lumière) ; au-dessus, ils deviennent ionisants (UV lointain, rayons X, gamma) et capables d’arracher des électrons à la matière, donc d’endommager les tissus vivants.
Le même spectre continu, du radio (à gauche) au gamma (à droite). La lumière visible n’en occupe qu’une bande infime, entre 400 et 700 nanomètres.
Tableau complet des fréquences électromagnétiques
Le tableau ci-dessous parcourt l’ensemble du spectre. Les bandes surlignées correspondent aux domaines exploités par le radioamateur : HF, VHF, UHF et SHF.
| Type | Fréquence | Longueur d’onde | Exemples / applications |
|---|---|---|---|
| Sous-Extrêmement Basse Fréquence | 0,1 – 3 Hz | 100 000 – 3 000 000 km | Ondes cérébrales lentes (delta), pulsations géomagnétiques |
| Extrêmement Basse Fréquence (ELF) | 3 – 30 Hz | 100 000 – 10 000 km | Résonance Schumann (7,83 Hz), communications sous-marines |
| Super Basse Fréquence (SLF) | 30 – 300 Hz | 10 000 – 1 000 km | Réseau électrique (50–60 Hz) |
| Ultra Basse Fréquence (ULF) | 300 – 3 000 Hz | 1 000 – 100 km | Communications minières |
| Très Basse Fréquence (VLF) | 3 – 30 kHz | 100 – 10 km | Navigation radio, communications militaires |
| Basse Fréquence (LF) | 30 – 300 kHz | 10 – 1 km | Radio grandes ondes |
| Moyenne Fréquence (MF) | 300 kHz – 3 MHz | 1 km – 100 m | Radio AM |
| Haute Fréquence (HF) | 3 – 30 MHz | 100 – 10 m | Radio ondes courtes, trafic radioamateur HF |
| Très Haute Fréquence (VHF) | 30 – 300 MHz | 10 – 1 m | Radio FM, TV, bande 2 m radioamateur |
| Ultra Haute Fréquence (UHF) | 300 MHz – 3 GHz | 1 m – 10 cm | TV, téléphonie mobile, WiFi, bande 70 cm |
| Super Haute Fréquence (SHF) | 3 – 30 GHz | 10 – 1 cm | Micro-ondes, satellite, hyperfréquences amateur |
| Extrêmement Haute Fréquence (EHF) | 30 – 300 GHz | 10 – 1 mm | Radar, communications 5G millimétriques |
| Infrarouge lointain | 300 GHz – 30 THz | 1 mm – 10 µm | Imagerie thermique |
| Infrarouge moyen | 30 – 100 THz | 10 – 3 µm | Spectroscopie moléculaire |
| Infrarouge proche | 100 – 430 THz | 3 – 0,7 µm | Fibre optique, télécommandes |
| Lumière visible | 430 – 750 THz | 700 – 400 nm | Vision humaine |
| Ultraviolet proche | 750 THz – 3 PHz | 400 – 100 nm | Stérilisation |
| Ultraviolet extrême | 3 – 30 PHz | 100 – 10 nm | Lithographie |
| Rayons X mous | 30 – 300 PHz | 10 – 1 nm | Imagerie médicale |
| Rayons X durs | 300 PHz – 30 EHz | 1 – 0,01 nm | Radiographie |
| Rayons gamma | 30 EHz et plus | < 0,01 nm | Radioactivité, astronomie |
Note : la longueur d’onde se calcule dans tous les cas par λ = c / f, avec c ≈ 3 × 10⁸ m/s. Les appellations des bandes très basses (sous-ELF, ELF, SLF) varient selon les sources ; la nomenclature retenue ici suit celle de l’UIT.
Les préfixes métriques (SI)
Les fréquences et les longueurs d’onde s’étendent sur des dizaines d’ordres de grandeur. Les préfixes du Système International permettent de les écrire simplement.
Multiples (fréquences)
| k | kilo | 10³ |
| M | méga | 10⁶ |
| G | giga | 10⁹ |
| T | téra | 10¹² |
| P | péta | 10¹⁵ |
| E | exa | 10¹⁸ |
Sous-multiples (longueurs d’onde)
| m | milli | 10⁻³ |
| µ | micro | 10⁻⁶ |
| n | nano | 10⁻⁹ |
| p | pico | 10⁻¹² |
| f | femto | 10⁻¹⁵ |
| a | atto | 10⁻¹⁸ |