Les ondes électromagnétiques

Index de l'article

 

La propagation d'un champ magnétique et d'un champ électrique (l'un étant perpendiculaire à l'autre) en ligne droite à partir d'une seule constituée par une ou plusieurs charges en mouvement alternatif est appelé rayonnement électromagnétique.
Dans le cadre de l'électromagnétisme, le champ électrique est un objet physique qui permet de mesurer en tout point de l'espace l'influence exercée à distance par les particules chargées électriquement. Le champ magnétique est une grandeur physique engendrée par le déplacement de charges électriques (courant électrique) et capable d'exercer une force sur toute particule électrique en mouvement. Comme toutes les ondes, une onde électromagnétique peut s'analyser en utilisant l'analyseur spectral qui permet de la décomposer en onde dite onde monochromatique.

La propagation des ondes est un domaine de la physique s'intéressant aux déplacements des ondes électromagnétiques dans les milieux.
On distingue en général deux catégorie de propagation d'onde:

  • La propagation dans l'espace libre (vide, air, milieu massif dans le verre
  • La propagation guidée (dans les fibres optiques et les guides d'onde)

Une fibre optique est un fil transparent très fin qui a la propriété de conduire la lumière et sert dans les transmissions terrestres et océaniques des données. Elle a un débit d'information nettement supérieur à celui des câbles coaxiaux et supporte un réseau large bande par lequel peut transiter aussi bien la télévision, le téléphone, la Visio conférence ou les données informatiques.
Une onde est donc la propagation d'une perturbation produisant sur sont passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Comme on, peut modéliser l'intensité de la perturbation par l'énergie.
On peut dire qu'une onde est un transport d'énergie sans transport de matière.


Rayonnement électrique

 

Le rayonnement électromagnétique désigne une perpendiculaire des champs électriques et magnétiques, il se caractérise par un flux de particule dépourvu de masse (les photons associés à l'onde électromagnétique).
Autre définition du rayonnement électromagnétique peut s'obtenir des champs électriques et magnétiques issu d'une source constituée de plusieurs charges en mouvement alternatif.

 

Onde électromagnétique et le photon

La lumière désigne un rayonnement électromagnétique visible par l'œil humain. Les ondes radio, les rayons X, les rayons γ sont également les rayonnements électromagnétiques.
Le mécanisme quartique associé à une radiation électromagnétique monochromatique, un corpuscule de masse nulle appelé photon d'énergie E.
E=hv
h : constante de plan
v : la fréquence
L'impulsion P du photon P = E/C = hv/C
L'énergie des photons d'une onde électromagnétique se conserve lors de la traversé des différents milieux transparents.
Dans le vide ce rayonnement en particulier la lumière se déplace à la vitesse constante C=299792458m/

 
 

43

Propriétés des corps

  • Tout corps à une température supérieure à 0° Kelvin émet un rayonnement électromagnétique appelé rayonnement thermique
  • Un cops qui reçoit un rayonnement électromagnétique peut en réfléchir une partie et absorber le reste. L'énergie absorbée est convertie en énergie thermique et contribue à l'augmentation du dit corps
  • Une particule de forte énergie met un rayonnement électromagnétique quand elle est derrière un champ magnétique émis est dit synchrotron et utilisé comme source de rayon X. Pour de nombreuses expériences de la physique ou en biologie.
  • Lorsqu'un atome existe revient à son état d'énergie fondamentale, il émet un photon donc l'énergie correspond à une différence entre les deux états de l'énergie de l'atome.
  • Dans le domaine du spectre électromagnétique, les photons sont capables de former des pairs électrons trous dans les semis conducteurs. En se recombinant et lez trou émet de la lumière (exploité dans le principe des diodes)

Spectre électromagnétique

 

Un spectre électromagnétique est la décomposition d'un rayonnement électromagnétique en fonction de sa longueur d'onde, ou de sa fréquence, ou enfin de l'énergie de ses photons.

Classement des ondes électromagnétiques par longueur d'onde et énergie des photons:

 

44

  • Les ondes radio et les ondes radar sont produites par des courantes électriques hautes fréquences.
  • Les ondes infrarouge, la lumière visible et le rayonnement ultra violet sont produits par les transitions électroniques dans les atomes; les ondes ultra violets ont un effet sur la peau (cancer de la peau, bronzage)
  • Les rayons X peuvent être produits par la radioactivité (désintégration d'un noyau atomique instable). Par freinage d'électron (tube cathodique) ou par rayonnage synchrone. Du fait de leur faible longueur d'onde, ils diffractent sur les cristaux. Les rayons X durs correspondent à des photons de plus faible énergie.
  • Le rayonnement γ est produit par radioactivité et peut exciter les noyaux des atomes et provoquer les réactions nucléaires.

Applications

 

Le laser: L'effet laser est un principe d'amplification cohérente de la lumière par émission stimulée. Une source laser associe un amplificateur optique à une cavité optique généralement constituée de 2 miroirs donc au moins l'un des deux est semi-réfléchissant, c'est-à-dire une partie de la lumière sort et l'autre réinjectée vers l'intérieur. Les caractéristiques géométriques de cet ensemble imposent que le faisceau excité diverge peux.
Le principe du laser consiste en premier lieu à exciter les électrons d'un milieu, puis y déclencher l'émission d'un photon. Pour cela un laser possède un réservoir d'électron (ce réservoir peut être solide, liquide, gazeux) associé à une source d'électron à haut niveau d'énergie.
On classe les lasers en fonction des milieux excité.
Laser à diode ou diode à semi-conducteur: Ces lasers sont principalement constitués d'une diode ou d'un semi-conducteur afin de produire un faisceau lumineux. Le pompage se fait à l'aide d'un courant électrique qui enrichit le milieu générateur en trop d'un côté et trou et trou de l'autre. La lumière est produite au niveau de la jonction par combinaison des trous et des électrons, c'est ce type de laser qui représente l'immense majorité des lasers rencontrés dans l'industrie. Il permet un couplage direct entre l'énergie électrique et la lumière d'où ses applications en télécommunications (à l'entrée des réseaux à fibre optique)

 
 

45