A Les ondes électromagnétiques
Une onde correspond à un transfert d'énergie sans transport de matière. C'est une perturbation sous forme vibratoire qui se propage. Ce transfert peut prendre différentes formes que sont les ondes sonores, élastiques et électromagnétiques.
Une onde électromagnétique est un phénomène vibratoire qui peut se propager dans le vide à la vitesse de la lumière. La lumière visible, les rayons ultraviolets, les infrarouges, les rayons X, les rayons gamma, les ondes hertziennes (communément appelées ondes radio) sont des ondes électromagnétiques.
La vitesse de propagation (ou célérité) d'une onde électromagnétique dépend du milieu où elle se propage. Dans le vide, elle correspond à la vitesse de la lumière c = 3,00 × 108 m.s−1.
La fréquence d'une onde électromagnétique est notée ν (« nu ») ou f : elle s'exprime en hertz (Hz).
La période T exprimée en seconde (s) est l'inverse de la fréquence : T = .
La longueur d'onde λ (« lambda ») est la distance parcourue en m par l'onde en une période T. Si le milieu de propagation est le vide, elle sera notée λ0.
On peut aussi écrire avec la fréquence ν exprimée en hertz (Hz) :
λ0 =
EXEMPLE
Une station radio de la bande FM émet sur la fréquence de 103,5 MHz.
Dans l'air, la vitesse de propagation des ondes radio est très proche de celle observée dans le vide.
La période sera : T = = 9,66 ns
La longueur d'onde mesurera : λ = = 2,90 m.
B Les domaines des ondes électromagnétiques
Une onde électromagnétique a une appellation différente selon le domaine de fréquence auquel elle appartient.
On retrouve ci-dessous les mêmes domaines de manière illustrée :
REMARQUE
Un nanomètre (nm) est un sous-multiple du mètre. 1 nm = 1,0 × 10–9 m. Cette unité est souvent utilisée pour les rayons γ, les rayons X ou la lumière visible.
C La radiographie, principe et interprétation
Lors de la propagation à travers un milieu matériel, les rayons X peuvent être déviés par les atomes du milieu (diffusion) ou bien absorbés : c'est ce qui est recherché dans les applications médicales de la radiographie.
L'absorption d'un rayonnement X par un milieu dépend fortement de la nature des atomes :
l'absorption est d'autant plus probable que le nombre atomique Z des atomes du matériau traversé est élevé pour une fréquence donnée ;
un rayonnement de grande énergie (courte longueur d'onde) est moins absorbé, donc plus pénétrant qu'un rayonnement de plus faible énergie.
En radiographie, une source envoie des rayons X sur une zone du corps pour l'étudier en profondeur. Un récepteur placé de l'autre côté de la zone collecte ce qui n'a pas été absorbé. Les tissus mous absorbent peu (car ils comportent des atomes ayant des valeurs de Z faibles) et donnent une image gris clair. Les os absorbent beaucoup plus, ce qui produit une zone claire sur le cliché.
Cependant, on n'obtient que l'image dans un plan. Pour avoir une vue en épaisseur, il faut disposer d'une source de rayons X qui tourne autour de la zone étudiée : c'est alors une scanographie de la zone. Le scanner permet une meilleure détection des anomalies physiologiques
Image obtenue par radiographie
Les rayons X sont aussi utilisés dans le traitement du cancer, c'est la radiothérapie : les cellules cancéreuses absorbent plus les rayons X que les cellules saines : elles peuvent ainsi être détruites. Les doses de rayons X reçues par le patient sont nettement plus importantes en radiothérapie qu'en radiographie.
Les manipulateurs radio doivent être protégés contre ces rayonnements et porter un dosimètre permettant de savoir s'ils n'ont pas reçu une dose trop importante au cours de l'année.
