Au programme de ce chapitre
- I. Des ondes qui traversent le vide
- II. Le spectre électromagnétique
- Savoir-faire
- Exercices types corrigés
- Teste-toi — vrai ou faux ?
- Pièges fréquents et astuces
- À retenir
La définition à retenir
Définition Une onde électromagnétique est la propagation d'un champ électrique et d'un champ magnétique qui oscillent ensemble. Contrairement aux ondes mécaniques, elle n'a pas besoin de milieu : elle se propage aussi dans le vide, à la célérité c = 3,00 × 108 m/s (300 000 km/s). C'est une onde transversale.
Un exemple corrigé
Exemple La lumière du Soleil met environ 8 min 20 s pour parcourir les 150 millions de km qui nous en séparent : 1,50 × 1011 / 3,00 × 108 = 500 s. Elle traverse le vide spatial, ce qu'aucun son ne pourrait faire.
Lexique
- onde électromagnétique
- onde formée d'un champ électrique et d'un champ magnétique, qui se propage même dans le vide
- spectre électromagnétique
- ensemble des ondes électromagnétiques classées par longueur d'onde
- photon
- « grain » d'énergie de la lumière, d'énergie E = h × f
- rayonnement ionisant
- rayonnement capable d'arracher des électrons aux atomes
Les erreurs fréquentes à éviter
Piège — se tromper de puissance de 10 avec les préfixes. 1 nm = 10−9 m, 1 µm = 10−6 m, 1 MHz = 106 Hz, 1 GHz = 109 Hz. Une erreur de préfixe décale ton résultat de plusieurs ordres de grandeur.
Piège — croire que tout ce qui est « onde » est dangereux. Le wifi, le GSM et les micro-ondes ne sont pas ionisants : leurs photons n'ont pas assez d'énergie pour arracher des électrons. Seuls les UV, les rayons X et les rayons gamma le sont.
Attention Les ondes radio ne sont pas des sons : ce sont des ondes électromagnétiques. Le poste de radio les capte puis les transforme en vibrations sonores grâce au haut-parleur.
L'astuce du prof
Astuce. Pour une onde radio, λ (en m) ≈ 300 / f (en MHz). Pour 100 MHz : 300100 = 3 m. C'est la relation λ = c / f avec les unités déjà ajustées.
Exercices corrigés
Cherche d'abord seul, puis ouvre la correction.
Exercice 1 — De la Lune à la Terre
Un faisceau laser est envoyé de la Terre vers un réflecteur posé sur la Lune, à 3,84 × 108 m. Calcule la durée du trajet de la lumière dans un seul sens.
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La lumière se déplace à c : Δt = d / c = 3,84 × 108 / 3,00 × 108 = 1,28 s. L'aller-retour dure donc environ 2,56 s.
Exercice 2 — Une station FM
Une station de radio FM émet à 88,0 MHz. Calcule la longueur d'onde de ses ondes et situe-les dans le spectre.
Voir la correction
Je convertis : 88,0 MHz = 8,80 × 107 Hz. Puis λ = c / f = 3,00 × 108 / 8,80 × 107 ≈ 3,41 m. C'est supérieur à 1 m : on est dans le domaine des ondes radio, non ionisantes.