Les ondes électromagnétiques : définition et propriétés
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Comment définit-on une onde électromagnétique et quelles sont ses propriétés ?
Une onde électromagnétique peut être produite par un courant électrique variable.
Les ondes électromagnétiques transportent de l’énergie , mais pas de matière.
Exemples d'ondes électromagnétiques :
- la lumière visible ;
- les rayons X ;
- les ondes hertziennes.
Rappels
• La période est la durée séparant
deux motifs élémentaires qui se reproduisent au
cours du temps.
• La fréquence est le nombre de motifs
élémentaires identiques par seconde.
La période T (unité : seconde) ou la
fréquence f ou (unité : hertz ;
symbole : Hz) caractérise une onde
électromagnétique, avec :
Ces grandeurs sont invariables quelles que soient les conditions de propagation.
Remarque : la fréquence f se note aussi
(nu).
Les ondes électromagnétiques se propagent dans le
vide à la vitesse :
c = 3 . 108
m . s-1 (vitesse de la
lumière dans le vide).
On prend la même valeur pour la propagation dans l'air.
Dans les fibres optiques (utilisées en
téléphonie), les ondes
électromagnétiques se propagent sensiblement
à la même vitesse que dans l’air.
Dans certains milieux, comme les métaux, les ondes
électromagnétiques ne se propagent pas. On dit
que ces milieux sont opaques.
La longueur d'onde λ est la distance parcourue
par l'onde pendant une période T à la
vitesse v (vitesse de propagation dans le milieu
considéré) :
Dans le vide :
La longueur d'onde dépend des conditions de propagation, ce n'est donc pas une longueur caractéristique.
Les ondes électromagnétiques sont classées en fonction de leurs longueurs d’onde dans le vide ou de leurs fréquences (doc. 1).
Doc. 1. Domaine des ondes électromagnétiques selon leur longueur d’onde dans le vide.
La lumière est une onde électromagnétique.
Les ondes électromagnétiques se propagent dans des milieux matériels ou non matériels.
Elles sont caractérisées par leur période T ou leur fréquence f. Leur longueur d’onde, en revanche, dépend des conditions de propagation (vitesse de propagation).
On peut classer les ondes électromagnétiques en différents domaines selon leurs fréquences (ou longueur d’onde dans le vide). En particulier, on peut retenir ces domaines dans l’ordre croissant de leurs longueurs d’ondes :
Rayons gamma - Rayons X – Ultraviolet – Lumière Visible – Infrarouge – Ondes hertziennes (qui comprennent les micro-ondes et les ondes radio).
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