Spectrum: des arcs-en-ciel aux fréquences à vendre

Pour la plupart des gens, un "spectrum" est l'arc-en-ciel visible: la lumière rouge à une extrémité, le violet à l'autre, avec toutes les couleurs intermédiaires formant une bande continue. Isaac Newton l'a appelé ainsi parce que la lumière blanche, réfractée à travers un prisme, se décompose en ses longueurs d'onde constitutives. Le mot vient du latin pour fantôme ou apparition, car les bandes colorées semblent apparaître et disparaître.

En génie électrique, "spectrum" signifie quelque chose de plus restreint et de plus précieux: un ensemble de fréquences radio allouées par les régulateurs gouvernementaux à des fins spécifiques. La Federal Communications Commission aux États-Unis, par exemple, attribue du "spectrum" aux réseaux cellulaires, à la télévision hertzienne, au WiFi, à la communication aéronautique et à des dizaines d'autres usages. Une attribution de "spectrum" donnée pourrait être de 850 à 900 mégahertz pour un fournisseur, ou de 2,4 à 2,5 gigahertz pour un autre. Ces plages ne sont pas continues en pratique; elles sont divisées en canaux avec des espaces entre eux pour éviter les interférences.

La divergence est apparue parce que les deux sens décrivent la même réalité physique: les ondes électromagnétiques organisées par fréquence. Le "spectrum" de la lumière visible est la petite tranche de toutes les ondes électromagnétiques que les yeux humains peuvent détecter, soit environ 400 à 700 nanomètres de longueur d'onde. Les fréquences radio ont une énergie beaucoup plus faible et une longueur d'onde plus longue, mesurées en mètres ou fractions de mètre. Lorsque les ingénieurs ont commencé à utiliser la radio au début du XXe siècle, ils ont emprunté le mot "spectrum" pour décrire les fréquences sur lesquelles ils étaient autorisés à émettre.

Ce qui rend le "spectrum" rare et précieux en ingénierie n'est pas la physique, mais la réglementation. Le spectre électromagnétique est infini, mais les bandes radio utilisables sont finies, et de nombreux appareils veulent utiliser les mêmes fréquences. Les régulateurs doivent empêcher les interférences en attribuant un "spectrum" non superposé à différents services. Une entreprise de téléphonie cellulaire pourrait payer des milliards aux enchères pour le droit d'utiliser un bloc spécifique de "spectrum" dans un pays donné. Cette signification économique n'a presque aucun parallèle en physique ou en optique, où le "spectrum" est simplement la façon dont la lumière se trie naturellement.