Utiliser les ondes électromagnétiques

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Fiches
Classe(s) : 2de | Thème(s) : Le diagnostic médical

Rappels de cours

1 Les ondes électromagnétiques

 Une onde électromagnétique est une onde qui se propage dans le vide et dans les milieux matériels transparents.

 Comme pour la lumière, la vitesse des ondes électromagnétiques est maximale dans le vide et vaut 3×108ms1.

2 Les domaines de longueur d’onde

 Les ondes électromagnétiques sont caractérisées par leur longueur d’onde dans le vide. L’œil humain est sensible à la lumière : c’est le domaine visible des ondes électromagnétiques ..

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 Les rayons X (longueur d’onde dans le vide entre 1012 m et 108 m) sont utilisés en radiographie.

3 La fibroscopie : réfraction et réflexion totale

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 Lorsque la lumière change de milieu de propagation, elle se réfracte.

Si le milieu 1 a un indice de réfraction plus grand que celui du milieu 2 et si l’angle d’incidence est grand, l’onde ne se réfracte plus mais elle subit une réflexion totale et reste dans le milieu 1.

 C’est en subissant une succession de réflexions totales que la lumière est guidée à l’intérieur d’une fibre optique.

Au cours d’une fibroscopie, les fibres optiques introduites dans le corps servent à observer les organes.

Méthode

Comprendre le principe d’une radiographie

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La radiographie est une technique permettant de réaliser des clichés avec des rayons X.

Les rayons X sont des rayonnements électromagnétiques, dont la longueur d’onde dans le vide λ est comprise entre 1 pm (picomètre) et 10 nm (nanomètres). Les rayons X pénètrent facilement la « matière molle » et sont facilement absorbés par la « matière dure ».

1. Exprimer les valeurs limites des longueurs d’onde du domaine des rayons X en m.

2. La longueur d’onde λ est reliée à la fréquence f par la relation λ=cf, où c est la vitesse de la lumière. Calculer les fréquences du domaine des rayons X.

3. Expliquer comment est obtenu un cliché radiographique.

Conseils

1. 1 pm =× 10–12 m et 1 nm = 1 × 10–9 m.

2. Pensez à calculer les fréquences demandées en utilisant la relation λ=cf, mais attention : la longueur d’onde maximale correspond à la fréquence minimale et réciproquement !

Solution

1. λMIN=1pm=1012m et λMAX=10nm=108m.

2. Si λ=cf, alors f=cλ.

Donc fMIN=cλMAX=3×108108=3×1016Hz

et fMAX=cλMIN=3×1081012=3×1020Hz.

3. Les rayons X ne sont pas absorbés de la même manière suivant le milieu. Ils traversent la chair et sont arrêtés par les os : la matière dure telle que les os apparaît en blanc sur un cliché radiographique. C’est ce qui permet l’imagerie médicale.