Les ondes électromagnétiques

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Classe(s) : 1re STI2D - 1re STL | Thème(s) : Les ondes électromagnétiques

A Les différentes ondes électromagnétiques

Une onde électromagnétique est un phénomène vibratoire qui peut se propager dans le vide à la vitesse de la lumière. On trouve parmi les ondes électromagnétiques : la lumière visible, les rayons ultraviolets, les infrarouges, les micro-ondes, les rayons X, les rayons gamma, ainsi que les ondes hertziennes.

Toutes les ondes électromagnétiques se propagent à la vitesse c = 3,00 × 108 m.s–1 dans le vide. Il s’agit d’une vitesse de propagation ou célérité. Elle est aussi appelée « vitesse de la lumière dans le vide ».

B Les caractéristiques

La fréquence d’une onde électromagnétique est notée ν (« nu ») : elle s’exprime en hertz (Hz). Elle est invariante.

REMARQUES

Les fréquences des ondes électromagnétiques peuvent être très grandes. Ainsi, on a fréquemment des valeurs supérieures à 1015 Hz.

On utilise donc des multiples pour les fréquences des ondes électromagnétiques : le kilohertz (1 kHz = 1 × 103 Hz), le mégahertz (1 MHz = 1 × 106 Hz), le gigahertz (1 GHz = 1 × 109 Hz).

La période T exprimée en seconde (s) est l’inverse de la fréquence : T = 1 ν.

EXEMPLE

Une onde a une fréquence ν = 8,2 × 1015 Hz. Sa période T vaudra alors T = 18,2×1015.

On obtient par calcul T = 1,2 ×10–16 s.

La longueur d’onde λ (lambda) est la distance parcourue par l’onde en une période T. Si l’onde se propage dans le vide, alors la longueur d’onde est notée λ0. La longueur d’onde est ainsi liée à la célérité c et à la période T :

Image dont le contenu est 	λ0 : la longueur d’onde dans le vide en mètre (m)	c = 3,0 ×108 m.s–1 : la célérité de la lumière dans le vide λ0 = c × T = cν	T : la période en seconde (s)	ν : fréquence en hertz (Hz); Fin de l'image

C Les domaines de fréquences

Une onde électromagnétique aura une appellation différente selon le domaine de fréquence auquel elle appartient.

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La lumière visible est comprise dans un domaine restreint de longueur d’onde : de 400 à 800 nm ; c’est le seul domaine vu directement par l’œil humain.

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Les domaines de fréquence illustrés

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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.

D Les domaines d’utilisation

Les rayons γ sont employés pour la stérilisation de produits en détruisant tous les germes, virus. Ils servent aussi dans le traitement de certains cancers.

Les rayons X sont employés en médecine pour les radiographies et pour les scanners.

Les rayons ultraviolets sont employés pour bronzer et aussi pour décontaminer l’eau.

La lumière visible nous permet de voir.

Les rayons infrarouges permettent le chauffage par rayonnement et la vision nocturne.

Les rayonnements radiofréquence servent pour communiquer (Wi-Fi, Bluetooth, téléphonie mobile), pour la télévision, la radio et aussi pour chauffer les plats dans le four micro-ondes.

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