Les ondes électromagnétiques

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Présentation

Une onde est la propagation d'une perturbation. Elle transporte de l'énergie sans transport de matière.

Les ondes électromagnétiques, qui se propagent dans le vide comme dans certains milieux matériels, correspondent à une perturbation du champ électromagnétique. La lumière, les rayons X ou les ondes utilisées pour la radiodiffusion, sont des ondes électromagnétiques.

Une onde se caractérise par sa fréquence, sa longueur d'onde et son amplitude.

Radioactivité

La radioactivité est un phénomène au cours duquel des noyaux instables se désintègrent en d'autres noyaux. Cette désintégration s'accompagne de l'émission d'un rayonnement électromagnétique de haute énergie appelé rayonnement gamma.

Scintigraphie

La scintigraphie est une technique d'imagerie médicale qui permet de visualiser un organe en fonctionnement.

Après ingestion d'une substance (spécifique de l'organe ciblé) dans laquelle quelques noyaux sont radioactifs, le patient est placé devant une gamma-caméra. La désintégration des noyaux radioactifs s'accompagne de l'émission d'un rayonnement gamma détecté par la caméra.

La scintigraphie est utilisée pour l'étude du flux sanguin, l'étude du système osseux (photo ci-contre), l'étude du cerveau, l'étude de la thyroïde...

Rayons X

Découverte en 1895 par W. Röntgen, la radiographie est une technique qui permet de visualiser la structure interne d'une personne.

Les ondes électromagnétiques utilisées sont des ondes à hautes fréquences (on parle aussi de rayonnement ionisant) comprises entre 3×1016 et 3×1019 Hz.

Rayonnement ultraviolet

Le rayonnement ultraviolet (aussi noté U.V.) est subdivisé :
UV-A : 400-315 nm ; UV-B : 315-280 nm ; UV-C : 280-10 nm

Plus un corps est chaud, plus il émet des rayonnements ultraviolets.

Les U.V. sont invisibles pour l'homme mais à haute dose, ils sont nocifs pour la peau et les yeux. Heureusement, la couche d'ozone filtre une grande partie des U.V. émis par le soleil.

En astronomie, les U.V. donnent des renseignements précieux sur les astres observés.

Ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain

L'œil humain perçoit les ondes électromagnétiques dont les longueurs d'onde sont comprises entre 380 nm (pour le violet) et 780 nm (pour le rouge).

Télécommande infrarouge

Aujourd'hui objet d'utilisation courante, la télécommande permet d'envoyer des informations à distance de l'utilisateur à l'objet à commander.

Les diodes infrarouges utilisées dans les télécommandes émettent un rayonnement de longueur d'onde entre 800 et 1000 nm invisibles à l'œil humain.

Fibroscope

Le fibroscope, inventé dans la première moitié du XXe siècle, est un appareil utilisé en médecine pour observer les cavités ou les conduits internes du corps (parties supérieures ou inférieures du tube digestif, bronches…). Il est constitué d’un tube souple contenant deux faisceaux de fibres optiques : le premier est utilisé pour amener la lumière jusqu’à la cavité ; le deuxième pour ramener la lumière jusqu’à l’objectif qui permet de reconstituer l’image de la cavité.

Thermographie

La thermographie permet d'obtenir l'image thermique d'une scène dans le domaine spectral de l'infrarouge.

Ses applications sont nombreuses :

- dans le domaine du bâtiment pour repérer les points de déperditions d'énergie et améliorer l'isolation,
- dans le domaine du médical pour repérer les anomalies de températures de la peau ou des tissus sous-jacents...

Scanner corporel

Les scanners corporels, dont l'utilisation a commencé en 2010 dans les aéroports, permettent d'avoir une vision des objets cachés sous les vêtements des passagers avant l'embarquement.

Ils fonctionnent avec des ondes électromagnétiques de fréquences comprises entre 24 et 30 GHz. Ces ondes ne sont pas absorbées par les vêtements. Par contre, elles sont en partie absorbées ou réfléchies par la peau (qui contient beaucoup d'eau) ce qui permet de visualiser la silhouette du corps, mais aussi les objets métalliques.

Four à micro-ondes

Les ondes utilisées dans un four à micro-ondes ont une fréquence de 2,45 GHz.

Wifi

Le wifi, qui permet la communication sans fil entre appareils électroniques, fonctionne avec des ondes électromagnétiques de longueur d'onde comprise entre 2,42 GHz et 2,48 GHz

Téléphones portables

Les téléphones portables, via les réseaux 3G ou 4G, émettent et reçoivent des ondes électromagnétiques de fréquences comprises entre 900 MHz et 1800 MHz.

Télévision Numérique Terrestre

Lancée en 2005, la Télévision Numérique Terrestre (TNT) diffuse en numérique et via un réseau d'antennes relai terrestres les programmes de nombreuses chaînes de télévision gratuites ou payantes.

La TNT utilise des ondes dites VHF (very high frequency) de fréquences comprises entre 174 et 223 MHz.

Radiodiffusion en ondes ultracourtes (bande FM)

La radiodiffusion en ondes ultracourtes correspond à la bande de fréquences qui s'étend, pour l'Europe, de 87,5 MHz à 107,9 MHz.

La diffusion se faisant en modulation de fréquence, on parle souvent de la "bande FM".

La diffusion se fait de façon directe à partir d'un émetteur et ne permet la réception que sur des zones de quelques dizaines de kilomètres.

C.B. (Citizen band)

La Citizen band (qui peut se traduire par "bande des citoyens") est une plage de fréquences ouverte à tous pour la communication radio. Elle se situe autour de la fréquence de 27 MHz (soit une longueur d'onde de 11 m).

Radiodiffusion en ondes courtes

La radiodiffusion en ondes courtes correspond aux fréquences de 3 MHz à 26 MHz.

Elle permet la diffusion de programmes sur de très longues distances (d'un continent à l'autre) car les ondes courtes ont la particularité de se réfléchir sur les couches ionisées de la haute atmosphère. Cependant la qualité reste médiocre.

Radiodiffusion en ondes moyennes

La radiodiffusion en moyenne fréquence utilise la bande de fréquence de 550 kHz à 1650 kHz.

Elle se fait en modulation d'amplitude (AM).

Les stations peuvent être entendues de quelques dizaines à plusieurs milliers de kilomètres selon leur puissance et la qualité de la propagation.

Radiodiffusion en ondes longues

La radiodiffusion en ondes longues (c'est-à-dire basses fréquences) utilise les fréquences de 150 à 280 kHz.

C'est, historiquement, la première gamme de fréquence utilisée pour la radiodiffusion en Europe.

La diffusion se fait en modulation d'amplitude dite AM.