La fréquence décrit le nombre d'oscillations d'une onde lumineuse qui traversent un point donné chaque seconde, généralement exprimée en hertz (Hz). Le spectre visible s'étend d'environ 430 THz (rouge) à 750 THz (violet), bien que les ondes électromagnétiques se situent en dehors de cette plage, telles que les ondes radio inférieures à 1 GHz et les rayons gamma supérieurs à 3 × 10 18 . Hz :ils sont invisibles à l'œil humain.
Parce qu’une onde est un conduit d’énergie, une fréquence plus élevée équivaut à une plus grande énergie par photon. Par conséquent, les rayons gamma transportent le plus d’énergie, tandis que les ondes radio en sont le moins. Dans la lumière visible, les photons violets détiennent l'énergie la plus élevée et les photons rouges la plus faible.
La longueur d'onde, la distance entre les pics ou les creux successifs, est inversement proportionnelle à la fréquence. Les longueurs d'onde plus courtes (par exemple, violet) correspondent à des fréquences plus élevées et à une plus grande énergie ; les longueurs d'onde plus longues (par exemple, le rouge) ont des fréquences plus basses et moins d'énergie.
Toutes les ondes électromagnétiques se propagent à la même vitesse dans le vide – environ 186 000 milles par seconde (300 000 km/s) – la limite de vitesse universelle. Dans des milieux tels que l'air, l'eau ou le verre, la lumière ralentit et se courbe, un phénomène connu sous le nom de réfraction.
Ces principes sous-tendent des technologies allant des communications par fibre optique à l'analyse spectroscopique, illustrant le lien profond entre la fréquence, la longueur d'onde et l'énergie d'une onde.