Comment les objets électroniques prennent-ils soin de notre maison en notre absence?
   Comment les objets électroniques prennent-ils soin de notre maison en notre absence?

Nature des ondes électromagnétiques

Une onde est un phénomène physique se propageant et se reproduisant à l’identique un peu plus tard dans le temps et un peu plus loin dans l’espace. La longueur d’onde peut ainsi se définir comme étant la plus courte distance séparant deux points strictement identiques de l’onde à un instant donné.

On dénote communément l’onde par la lettre grecque lambda (λ).

Schéma d'une onde électromagnétique

Une onde électromagnétique correspond à la propagation de champs électriques (E) et magnétiques (B).

 

Un champ électrique est un champ de force invisible créé par l'attraction et la répulsion de charges électriques. Il se mesure en Volts par mètre (V/m). Plus la charge électrique est importante, plus le champ est fort. Inversement,  l'intensité́ du champ diminue au fur et à mesure que la distance à sa source augmente.

Un champ magnétique est un champ de force résultant du déplacement des charges (comme le courant électrique). L'intensité́ d'un champ magnétique est mesurée en Gauss (G) ou Tesla (T). L'intensité́ du champ diminue au fur et à mesure qu'augmente la distance à sa source.

 

Ces deux champs oscillent à la même fréquence. Ils sont perpendiculaires l’un par rapport à l’autre et propagent dans un milieu selon une direction orthogonale.

Représentation d’une onde électromagnétique - D’après Bonn et Rochon, 1992

Les champs électriques et magnétiques n’ayant pas besoin de support matériel pour exister, les ondes électromagnétiques peuvent se propager aussi bien dans le vide que dans certaines matières. Elles sont ainsi capables de transporter des informations.

 

Une onde électromagnétique est caractérisée par plusieurs grandeurs physiques :

 

  • La fréquence (f) : C'est le nombre d'oscillations du champ électromagnétique par seconde. Elle s’exprime en Hertz (Hz) - un Hz équivaut à une oscillation par seconde - ou un multiples de Hertz, le kilohertz  (1 kHz = 103 Hz),
 le mégahertz   (1 MHz = 106 Hz) et
 le gigahertz  (1 GHz = 109 Hz)

 

  • La période (T) : Elle représente le temps nécessaire pour que l’onde effectue un cycle. Son unité est la seconde.

T = 1 / f

 

  • La longueur d’onde (λ) : elle exprime le caractère oscillatoire périodique de l’onde dans l’espace.  Elle est mesurée en mètre ou en l'un de ses sous-multiples : le nanomètre (1 nm = 10-9 m), 
le micromètre (1 μm = 10-6 m), le centimètre (1 cm = 10-2 m).



 

La propagation des ondes s’effectue à une vitesse qui dépend du milieu considéré. Dans le vide, la vitesse de propagation est égale à 3.108 m.s-1, soit la vitesse de la lumière.

Les grandeurs caractéristiques de l’onde sont la fréquence et l’amplitude. La fréquence, exprimée en hertz (Hz), donne le nombre de fois qu’un maximum (ou un minimum) est atteint par seconde. L’amplitude correspond à la distance maximale parcourue par une particule du milieu par rapport à sa position de repos. En résumé, plus l’énergie transportée par une onde est grande, plus l’amplitude est grande.

 

Albert Einstein a démontré que l'énergie transportée dans les ondes est différente en fonction de la fréquence de chacune de ces ondes ; on associe une particule d’énergie nommée photon. L'énergie de ce photon, notée e, est étroitement liée à la fréquence notée f de l'onde choisie : ainsi, on peut établir cette relation :

 

e = f x h avec h étant la constante de Planck*

 

* La constante de Planck exprime le seuil d'énergie minimum que l'on puisse mesurer sur une particule,  avec pour valeur : h = 6,63 . 10 -34 joules.seconde.

 

 

 

Les ondes électromagnétiques peuvent être classées en différentes catégories selon leur fréquence ou leur énergie. On appelle cette classification : "le spectre électromagnétique", comme le montre le schéma suivant :

Spectre électromagnétique - c-inrs
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Antoine, Théo, Victor