Propriétés et comportements des ondes électromagnétiques

Les ondes électromagnétiques

Les ondes électromagnétiques se différencient par leurs caractéristiques et leurs domaines de fréquence. Les effets des ondes électromagnétiques représentent l'énergie sous toutes ses formes (ex: lumière, chaleur).

Changement de milieu de propagation

Lorsqu'une onde (sonore ou électromagnétique) arrive à la surface de séparation de deux milieux, une partie de cette énergie est renvoyée au milieu initial, et l'autre est transmise à l'autre milieu. Les fractions d'énergies transmises et renvoyées dépendent de leurs caractéristiques, de leur nature et de leurs fréquences.

Réflexion et diffusion de l'énergie

• Phénomène de réflexion : Si un faisceau de lumière laser est renvoyé dans une seule direction lorsqu'il arrive à la surface d'un miroir.
• Phénomène de diffusion : Si un faisceau de lumière laser arrive à une surface qui n'est pas parfaitement lisse, alors une partie ou la totalité de la lumière peut être renvoyée dans toutes les directions (phénomène responsable de la diffusion de la lumière).

Archimède (287-212 av. J.-C.) : « Si tu poses un objet au fond d'un vase et que tu t'éloignes jusqu'à ce que tu ne le vois plus, tu le verras réapparaître à cette distance dès que tu rempliras le vase d'eau. »

Phénomène de réfraction

Un faisceau de lumière laser est dévié lorsqu'il passe d'un milieu transparent à un autre (ex: de l'air à l'eau ou inversement).

• Lorsque la lumière se propage lentement dans le second milieu (ex: de l'air au verre), le rayon réfracté se rapproche de la normale à la surface de séparation. La lumière peut toujours pénétrer dans le second milieu.
• Lorsque la lumière se propage rapidement dans le second milieu (ex: du verre à l'air), le rayon réfracté s'écarte de la normale. La lumière ne peut pas toujours pénétrer dans le second milieu, cela dépend de l'angle d'incidence i :
  • Si l'angle d'incidence i est inférieur à un angle limite, la lumière pénètre dans le second milieu.
  • Si l'angle d'incidence i dépasse l'angle limite, la lumière ne peut plus passer dans le second milieu : elle est complètement renvoyée dans le milieu initial. C'est le phénomène de réflexion totale (ex: la lumière est guidée par réflexion totale dans les fibres optiques, utilisées en fibroscopie pour voir l'intérieur du corps).

Caractéristiques des ondes

Les rayons gamma, X et les ondes radio sont trois types de photons :

• Plus ils sont chargés, plus la distance est petite.
• Plus ils sont faibles, plus ils atteignent de kilomètres.

La longueur d'onde se mesure en mètres. On calcule l'énergie grâce à la longueur de l'onde et en fonction de la quantité d'énergie.

Une onde est une vibration dans l'espace. Une onde électromagnétique produit un champ magnétique. Exemple d'interaction : une lampe avec ses 17,5 V/m.