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Physique · BTS & DUT (EST) — DUT (EST)

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 une perturbation couplée d'un champ électrique $\vec{E}$ et d'un champ magnétique $\vec{B}$, se propageant dans le vide ou dans un milieu matériel.

  • Dans le vide, elle se propage à la célérité $c \approx 3,00 \times 10^8 , m/s$.
  • Relation fondamentale : $\lambda = \frac{c}{f} = c \cdot T$.
  • Le spectre électromagnétique s'étend des ondes radio aux rayons gamma.
  • Une onde électromagnétique est transversale : $\vec{E}$ et $\vec{B}$ sont perpendiculaires entre eux et perpendiculaires à la direction de propagation.

Méthodes à maîtriser

  • Calculer la longueur d'onde $\lambda$ connaissant la fréquence $f$ ou la période $T$.
  • Identifier le domaine du spectre électromagnétique à partir de $\lambda$ ou $f$.
  • Utiliser la relation $v = \frac{c}{n}$ dans un milieu d'indice $n$ (si applicable).

Exemples corrigés

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

Erreurs fréquentes

  • Oublier de convertir les unités (MHz en Hz, km en m).
  • Confondre la période $T$ avec la fréquence $f$.
  • Penser que l'onde électromagnétique a besoin d'un support matériel pour se propager (elle se propage 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 célérité de la lumière dans le vide est :

❓ Questions fréquentes

Chno hiya lfarq bin l'onde mécanique o l'onde électromagnétique ?
  1. L'onde mécanique 7taja l'wasat madi (l'air, l'eau, l'acier) bach tntacher.
  2. L'onde électromagnétique katntacher f l'wasat madi o 7ta f lfaragh (l'espace).

💡 À retenir : L'onde électromagnétique est la seule qui voyage dans le vide.

Kifach n7seb l'longueur d'onde ila 3tani l'frequence ?
  1. 7awel l'frequence l'unité internationale (Hertz).
  2. St3mel l'formula $\lambda = \frac{c}{f}$.
  3. $c$ hiya $3 \times 10^8 , m/s$.

💡 À retenir : $\lambda$ (m), $c$ (m/s), $f$ (Hz).

Wach l'onde électromagnétique katbdel sor3a dialha f l'air ?

F l'air, sor3at l'onde électromagnétique hiya taqriban $c$ (sor3at l'fawq).

💡 À retenir : Pour les calculs, on considère $v_{air} \approx c$.

Qu'est-ce qu'une onde électromagnétique transversale ?

C'est une onde où les vecteurs champ électrique et magnétique sont perpendiculaires à la direction de propagation.

💡 À retenir : Transversale = direction de vibration $\perp$ direction de propagation.

Quelle est la relation entre la période et la fréquence ?

$T = \frac{1}{f}$ avec $T$ en secondes et $f$ en Hertz.

💡 À retenir : La période est l'inverse de la fréquence.

Est-ce que toutes les ondes électromagnétiques sont visibles ?

Non, seul le domaine du spectre visible (environ 400 nm à 800 nm) est perçu par l'œil humain.

💡 À retenir : La lumière visible n'est qu'une petite partie du spectre.

Comment varie la vitesse dans un milieu d'indice n ?

La vitesse est donnée par $v = \frac{c}{n}$. Comme $n > 1$, alors $v < c$.

💡 À retenir : Plus l'indice est élevé, plus l'onde ralentit.

Quelle est l'unité de la longueur d'onde ?

L'unité SI est le mètre (m). Souvent, on utilise le nanomètre (nm) ou le micromètre ($\mu m$).

💡 À retenir : $1 , nm = 10^{-9} , m$.

Qu'est-ce qu'un milieu dispersif ?

C'est un milieu où la célérité de l'onde dépend de sa fréquence (ou de sa longueur d'onde).

💡 À retenir : Dans le vide, les ondes ne sont pas dispersives.

Comment se propage une onde électromagnétique ?

Elle se propage en ligne droite dans un milieu homogène.

💡 À retenir : Propagation rectiligne dans un milieu homogène.

Quelle est la valeur de la célérité dans le vide ?

$c = 299,792,458 , m/s$, souvent arrondie à $3,00 \times 10^8 , m/s$.

💡 À retenir : Toujours utiliser $3,00 \times 10^8 , m/s$ sauf indication contraire.

Pourquoi dit-on que l'onde est couplée ?

Car le champ électrique variable crée un champ magnétique variable, et inversement.

💡 À retenir : C'est l'auto-entretien des champs $\vec{E}$ et $\vec{B}$.

✍️ Exercices type examen national

Exercice 1

Une onde électromagnétique de fréquence $f = 1,5 \times 10^{14} , Hz$ se propage dans le vide.

  1. Calculer sa longueur d'onde $\lambda$.
  2. À quel domaine du spectre appartient-elle ? Donnée : $c = 3,00 \times 10^8 , m/s$.
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Exercice 2

Un signal électromagnétique est émis par un satellite. Il met une durée $\Delta t = 0,12 , s$ pour atteindre la Terre.

  1. Calculer la distance $d$ entre le satellite et la station de réception.
  2. Si le signal traverse une couche atmosphérique d'indice $n=1,0003$, la vitesse change-t-elle significativement ?
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Exercice 3

Un émetteur radio émet une onde de longueur d'onde $\lambda = 1500 , m$.

  1. Calculer la fréquence $f$ de cette onde.
  2. Cette onde est-elle une onde hertzienne ? Justifier.
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