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Lexique

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Définitions des termes - synthèse

Rayonnement électromagnétique
L’onde électromagnétique
Photon
Propriétés du rayonnement électromagnétique
Spectre EM
Champ EM
Champ électrostatique
Polarisation

 

Rayonnement électromagnétique (EM)


Un rayonnement désigne une propagation des champs électrique et magnétique.
Le rayonnement électromagnétique a comme vecteur, le photon, particule dépourvue de masse.
En physique classique, il est décrit sous la forme d'une onde électromagnétique correspondant à la propagation d'un champ magnétique et d'un champ électrique en ligne droite à partir d'une source constituée par un mouvement alternatif de charges électriques.
Le rayonnement est une variation des champs électriques et magnétiques

 


L’onde électromagnétique


Définition1
L’onde EM est un modèle utilisé pour représenter les rayonnements électromagnétiques. Elle est associée à la notion de photon.
Il convient de bien distinguer :
le rayonnement électromagnétique, qui est le phénomène étudié,
et l'onde électromagnétique, qui est une des représentations du phénomène.
Une onde lumineuse est une onde électromagnétique dont la longueur d'onde correspond au spectre visible, soit entre 400 et 750 nm environ.
onde électromagnétique : oscillation couplée du champ électrique et du champ magnétique, modèle du dipôle vibrant (Le trièdre (,,) doit être direct)

L'analyse spectrale permet de décomposer cette onde en ondes monochromatiques de longueurs d'onde λ et fréquences différentes ν

Définition 2
Une onde est une vibration qui se propage dans l'espace. Le courant électrique alternatif produit un champ électrique et un champ magnétique également alternatifs : la succession des cycles "aller-retour" constitue l'onde.
L'onde du champ électrique et l'onde du champ magnétique se propagent perpendiculairement entre elles et à la direction de propagation.
Aux fréquences très basses, le champ électrique et le champ magnétique sont considérés séparément.
Aux fréquences élevées, le champ électrique et le champ magnétique sont indissociables et sont repris soit sous le terme global "onde électromagnétique" soit sous l'appellation "champs électromagnétiques".

Définition 3
L'onde électromagnétique naît de la rencontre de deux champs.
Un exemple : lorsque votre télévision est branchée (mais non en veille), un champ électrique circule entre la prise et l'appareil. Lorsque vous l'allumez, le courant passe, les électrons bougent. Les deux champs se mélangent et créent un champ électromagnétique.
Or ces énergies circulent par vague et pénètrent dans le corps, si elles rencontrent un être humain. Il en résulte un échauffement des cellules, sans conséquence à court terme puisque la chaleur induite est évacuée naturellement. Notre organisme est d'ailleurs habitué à chauffer naturellement au soleil ou après un effort...

 


Photon


La mécanique quantique associe à une radiation électromagnétique monochromatique un corpuscule de masse nulle nommé photon dont l’énergie est fonction de la fréquence du photon.



Propriétés du rayonnement électromagnétique


• Tout corps à une température supérieure à 0 kelvin (zéro absolu, soit -273,15°C) émet un rayonnement électromagnétique appelé rayonnement thermique.
• Un corps 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 de la température de ce corps.
• Une particule chargée de forte énergie émet un rayonnement électromagnétique :
◦ quand elle est déviée par un champ magnétique : c'est le rayonnement synchrotron ; ce rayonnement synchrotron est utilisé comme source de rayons X pour de nombreuses expériences de physique et de biologie;
◦ lorsqu'elle pénètre dans un milieu différent : c'est le «rayonnement continu de freinage» ;
• L'absorption d'un photon peut provoquer des transitions atomiques, c'est-à-dire d'exciter un atome dont l'énergie augmente par la modification de l'orbitale d'un de ses électrons.
• Lorsqu'un atome excité revient à son état d'énergie fondamental, il émet un photon dont l'énergie (et donc la fréquence) correspond à une différence entre deux états d'énergie de l'atome.

• Dans le même domaine du spectre électromagnétique, les photons sont capables de former des paires électron-trous dans les semi-conducteurs. En se recombinant, l'électron et le trou émettent de la lumière (principe des diodes).

 


Spectre EM


Un spectre électromagnétique est la décomposition d'un rayonnement électromagnétique en fonction de sa longueur d'onde, ou, de manière équivalente, de sa fréquence ou de l'énergie de ses photons.
Classement des ondes électromagnétiques par longueur d'onde, fréquence et énergie des photons. Pour des raisons historiques, les ondes électromagnétiques sont désignées par différents termes, en fonction des gammes de fréquence (ou de longueur d'ondes).

 


Champ EM


Champ EM

Le champ électromagnétique est le concept central de l'électromagnétisme. On le conçoit souvent comme composition des deux champs vectoriels que l'on peut mesurer indépendamment : le champ électrique CE et le champ magnétique CM. Mais ces deux champs ne sont pas séparables, même si dans un référentiel donné les vecteurs CE et CM qui caractérisent le champ ont chacun une valeur définie en chaque point de l'espace-temps. Un champ électromagnétique donné, vu dans un autre référentiel relativiste, aura d’autres valeurs de CE et de CM.
Le champ électromagnétique produit une force sur une particule chargée : la force électromagnétique.

 


Champ électrostatique


Si le champ magnétique est nul et que le champ électrique est constant, alors on parle de champ électrostatique.


Polarisation


La polarisation correspond à la direction et à l'amplitude du champ électrique. Polariser une onde correspond à donner une trajectoire définie au champ électrique. Il y a plusieurs sortes de polarisation:
La polarisation linéaire quand reste toujours dans le même plan.
La polarisation circulaire, le champ magnétique tourne autour de son axe en formant un cercle.
La polarisation elliptique, le champ magnétique tourne autour de son axe et change d'amplitude pour former une ellipse.