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Physique · Prépa concours post-bac — ISPITS (paramédical)

Ondes électromagnétiques

Le cours expliqué simplement, les questions que tous les élèves se posent et des exercices type examen national. Programme marocain, gratuit.

📘 Fiche de cours

L'essentiel du cours

Une onde électromagnétique est la propagation simultanée d'un champ électrique $\vec{E}$ et d'un champ magnétique $\vec{B}$ perpendiculaires entre eux et à la direction de propagation.

  • Dans le vide, la vitesse de propagation est $c \approx 3,00 \times 10^8$ m/s.
  • La relation entre la longueur d'onde $\lambda$, la fréquence $\nu$ et la célérité $c$ est : $\lambda = \frac{c}{\nu}$.
  • Le spectre électromagnétique s'étend des ondes radio (basses fréquences) aux rayons gamma (hautes fréquences).
  • Une onde électromagnétique transporte de l'énergie sans transport de matière.

Méthodes à maîtriser

  1. Calculer la longueur d'onde à partir de la fréquence.
  2. Identifier le domaine du spectre électromagnétique à partir de $\lambda$ ou $\nu$.
  3. Utiliser la relation $c = \lambda \cdot \nu$ en respectant les unités du SI (m, Hz, m/s).

Exemples corrigés

Exemple : Une onde radio a une fréquence $\nu = 100$ MHz. Calculer sa longueur d'onde. Solution : $\lambda = \frac{c}{\nu} = \frac{3 \times 10^8}{100 \times 10^6} = 3$ m.

Erreurs fréquentes

  • Oublier de convertir les unités (ex: MHz en Hz, nm en m).
  • Confondre la période $T$ avec la fréquence $\nu$ ($T = 1/\nu$).
  • Penser que les ondes électromagnétiques ont besoin d'un support matériel pour se propager (elles se propagent dans le vide).

🌉 Jisr : les mots du chapitre FR ⇄ AR

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Défi flash : 4 questions

Sans compte

🎯 Ondes électromagnétiques

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La vitesse de la lumière dans le vide est :

❓ Questions fréquentes

Est-ce que les ondes électromagnétiques se propagent dans le vide ?

Oui, contrairement aux ondes mécaniques, les ondes électromagnétiques n'ont pas besoin de support matériel. Elles se propagent parfaitement dans le vide à la vitesse $c$.

💡 À retenir : Le vide est le milieu de propagation idéal pour les ondes électromagnétiques.

kifach n7seb l'longueur d'onde ila 3tani l'période T ?
  1. Tu sais que $\nu = 1/T$.
  2. Tu remplaces dans la formule $\lambda = c \cdot T$.
  3. N'oublie pas de convertir $T$ en secondes.

💡 À retenir : $\lambda = c \cdot T$.

Quelle est la différence entre une onde mécanique et une onde électromagnétique ?
  1. L'onde mécanique nécessite un milieu matériel (solide, liquide, gaz).
  2. L'onde électromagnétique se propage dans le vide et dans les milieux transparents.

💡 À retenir : Onde mécanique = support matériel ; Onde électromagnétique = vide possible.

chno hiya l'relation bin l'fréquence o l'énergie ?

La relation est $E = h \cdot \nu$, où $h$ est la constante de Planck. Plus la fréquence est élevée, plus l'énergie transportée est grande.

💡 À retenir : $E = h \cdot \nu$.

Est-ce que la vitesse de l'onde change selon le milieu ?

Oui, dans un milieu matériel d'indice $n$, la vitesse est $v = c/n$. Comme $n > 1$, la vitesse est plus faible que dans le vide.

💡 À retenir : $v = c/n$.

wach l'onde électromagnétique katnqal m3aha l'matière ?

Non, une onde transporte de l'énergie et de l'information, mais pas de matière. Les particules du milieu (s'il y en a) ne se déplacent pas avec l'onde.

💡 À retenir : Pas de transport de matière.

Comment classer les ondes du spectre ?

On les classe par fréquence croissante (ou longueur d'onde décroissante) : Ondes radio, Micro-ondes, Infrarouge, Visible, Ultraviolet, Rayons X, Rayons Gamma.

💡 À retenir : Ordre du spectre à connaître.

kifach n3ref wach l'onde visible wla la ?

Il faut vérifier si la longueur d'onde $\lambda$ est comprise entre 400 nm (violet) et 800 nm (rouge).

💡 À retenir : Domaine visible : $[400 \text{ nm} ; 800 \text{ nm}]$.

Quelle est la valeur de la constante de Planck ?

Elle vaut environ $6,63 \times 10^{-34}$ J.s. Elle est utilisée pour calculer l'énergie des photons.

💡 À retenir : $h \approx 6,63 \times 10^{-34}$ J.s.

Est-ce que la fréquence change si l'onde change de milieu ?

Non, la fréquence d'une onde est imposée par la source et ne change jamais lors du passage d'un milieu à un autre.

💡 À retenir : La fréquence est invariante.

Pourquoi les rayons X sont-ils dangereux ?

Parce qu'ils ont une fréquence très élevée, donc une énergie très élevée capable d'ioniser la matière et d'endommager les cellules vivantes.

💡 À retenir : Haute fréquence = Haute énergie = Danger.

Quelle est la relation entre lambda et nu ?

C'est la relation fondamentale : $\lambda = c / \nu$. $\lambda$ en mètres, $c$ en m/s, $\nu$ en Hertz.

💡 À retenir : $\lambda \cdot \nu = c$.

✍️ Exercices type examen national

Exercice 1

Une onde électromagnétique a une fréquence de 500 MHz. 1) Calculer sa longueur d'onde dans le vide. 2) À quel domaine appartient cette onde ?

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Exercice 2

Un laser émet une lumière de longueur d'onde $\lambda = 633$ nm. 1) Calculer sa fréquence. 2) Calculer l'énergie d'un photon associé. ($h = 6,63 \times 10^{-34}$ J.s).

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Exercice 3

Une onde électromagnétique passe du vide dans un milieu d'indice $n = 1,5$. La fréquence est $\nu = 10^{15}$ Hz. 1) Calculer la vitesse dans ce milieu. 2) Calculer la longueur d'onde dans ce milieu.

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