Les ondes électromagnétiques

 

 

Qu’est-ce qu’une onde électromagnétique ?

 

Vers 1860, Maxwell, qui disposait des résultats expérimentaux de Faraday, parvint à montrer, par un raisonnement purement théorique, qu’en un endroit où le champ électrique varie périodiquement, un champ magnétique apparaît et est également périodique.

Maxwell montra encore que ces champs et variables s’engendrent mutuellement de proche en proche.

 

Cette propagation de proche en proche d’une énergie stockée sous forme électrique et magnétique est ce que Maxwell a appelé une onde électromagnétique.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Toujours de manière purement spéculative, Maxwell a calculé en se basant sur les lois de l’électricité et du magnétisme, que la vitesse de propagation de telles ondes est dans l’air ou dans le vide      m/s.

Or, depuis les expériences réalisées par Fizeau et Foucault, on savait que la vitesse de la lumière, dans l’air ou dans le vide, est de      m/s.

Maxwell émit donc l’hypothèse que la lumière est une onde électromagnétique, hypothèse confirmée expérimentale par Hertz en 1887.

 

 

 

 

 

 

Le spectre des ondes électromagnétiques

En physique, toute onde est caractérisée par une longueur d’onde et une amplitude. La gamme entière des différentes longueurs d’ondes électromagnétiques forme le spectre des ondes électromagnétiques. Ce spectre s’étend des ondes très courtes aux ondes très longues.

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Étendue du spectre électromagnétique.

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La lumière, les infrarouges, les ultraviolets, les rayons X, les ondes radio, les micro-ondes qui circulent dans les fours de même nom, et, pour ceux qui s'intéressent à la radioactivité, les rayons gamma, sont des rayonnements qui sont tous de même nature : ils forment la vaste famille des rayonnements électromagnétiques.

Tout corps ayant dépassé le zéro absolu (c'est à dire -273,15 de nos degrés !) émet du rayonnement électromagnétique pour dissiper une partie de son énergie :

• s'il n'est pas très chaud, il n'émettra que des ondes radio ; c'est le cas de certains objets dans l'espace (où effectivement il ne fait pas chaud : - 270 degrés Celsius !),

• s'il est plus chaud il émet aussi des infra-rouges (par exemple notre corps émet des infrarouges, même la nuit : c'est grâce à cela que l'on peut construire des caméras à infrarouges qui permettent de nous "voir la nuit" en captant ces infrarouges),

• s'il est encore plus chaud (à partir de 700° C, par exemple un morceau de métal chauffé "au rouge"), il émettra aussi de la lumière visible ; dans nos ampoules électriques nous ne faisons rien d'autre que de chauffer à l'électricité un filament de métal vers les 2700 °C, ce qui lui fait rayonner de la lumière visible,

• encore plus chaud, il émettra aussi des ultraviolets, c'est le cas du soleil,

• encore plus chaud, il émettra des rayons X : c'est le cas de certains corps célestes.

Le soleil, qui est très chaud (6.000 °C à la surface), nous envoie un rayonnement composé de:

• 10% d'ultra-violets (dont une bonne partie est arrêtée par la fameuse "couche d'ozone", heureusement pour nous car les ultraviolets, qui sont des rayonnements "énergiques", sont néfastes à la vie : ils ont tendance à "casser", dans les cellules vivantes, des liaisons chimiques indispensables),

• 40% de lumière visible

• 50% d'infrarouges.

La Terre, qui n'est pas très chaude (15 ° C), émet uniquement des infrarouges (qui ne sont pas les mêmes que ceux du soleil).

Or, un matériau peut très bien être transparent pour l'un de ces rayonnements et pas pour les autres : notre propre corps, par exemple, est transparent pour les rayons X (qui passent bien à travers ; c'est pour cela que l'on s'en sert en radiographie), mais ne l'est pas pour la lumière visible (sinon nous ne dirions pas : ôte-toi de là, je ne vois rien !).

 

Le rayonnement infrarouge

Le rayonnement infrarouge possède un domaine de longueurs d’onde qui s’étend de 0,7 µm à 1 000 µm. Il est généralement divisé en 3 parties :

• les IR proches (0,7 – 5 µm) ;

• les IR moyens (5 – 30 µm) ;

• les IR lointains (30 – 1 000 µm).

 

Les IR sont souvent associés à la chaleur car, à température normale, les objets émettent spontanément des radiations dans le domaine des IR.

 

Le proche IR et le moyen IR constituent l’infrarouge solaire. L’énergie émise par le soleil se situe pour la moitié dans l’infrarouge. Par contre, le lointain IR intervient principalement à travers l’infrarouge thermique. Ce dernier est le rayonnement thermique produit par les composants de la surface terrestre ainsi que par les différentes couches de l’atmosphère. Dès lors, c’est dans ces longueurs d’onde que se manifeste l’effet de serre.

Source : http://www.manicore.com/documentation/serre/physique.html

 

Sauras-tu nous répondre ?

1)Quelle est l’étendue des ondes du visible dans le spectre électromagnétique ?