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Physique · Prépa concours post-bac — ENA Architecture

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 couplée 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 célérité est $c = 3,00 \times 10^8 , m/s$.
  • La relation entre longueur d'onde $\lambda$, fréquence $\nu$ et célérité $c$ est : $\lambda = \frac{c}{\nu} = c \cdot T$.
  • Le spectre électromagnétique s'étend des ondes radio aux rayons gamma.

Méthodes à maîtriser

  • Convertir les unités : $\lambda$ en mètres ($m$), $\nu$ en Hertz ($Hz$), $c$ en $m/s$.
  • Savoir classer les rayonnements par fréquence ou longueur d'onde croissante.
  • Utiliser la relation $\lambda = \frac{c}{\nu}$ pour déterminer la nature d'une onde.

Exemples corrigés

Exemple : Calculer la longueur d'onde d'une onde radio de fréquence $f = 100 , MHz$. Réponse : $\lambda = \frac{c}{f} = \frac{3 \times 10^8}{100 \times 10^6} = 3 , m$.

Erreurs fréquentes

  • Oublier de convertir les $MHz$ ou $kHz$ en $Hz$.
  • Confondre la période temporelle $T$ avec la période spatiale $\lambda$.
  • Penser que les ondes électromagnétiques ont besoin d'un milieu 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

1/4

Quelle est la valeur de la célérité de la lumière dans le vide ?

❓ Questions fréquentes

Chno hiya l'far9 bin mawja mikanikiya o mawja kahraba'iya?

L'far9 l'asasi howa l'wasat. L'mawja l'mikanikiya khasha wasat madi (hawa, lma, lhadid) bach tntacher, walakin l'mawja l'kahraba'iya katmcha hta f lfaragh.

💡 À retenir : L'onde électromagnétique n'a pas besoin de support matériel.

Est-ce que l'onde électromagnétique a besoin d'un support matériel ?

Non, contrairement aux ondes mécaniques (comme le son), les ondes électromagnétiques peuvent se propager dans le vide. C'est pour cela que la lumière des étoiles nous parvient à travers l'espace.

💡 À retenir : Les ondes électromagnétiques se propagent dans le vide à la vitesse $c$.

Kifach n7seb l'longueur d'onde ila 3tani l'fréquence?

Katssta3mel l'3ala9a $\lambda = \frac{c}{f}$. Khassk tkon rad lbal l'wahdat: $c$ b $m/s$, $f$ b $Hz$, o $\lambda$ ghadi tkhrej lik b $m$.

💡 À retenir : $\lambda = \frac{c}{f}$ avec $f$ en Hertz.

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

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

💡 À retenir : La fréquence reste constante, mais la vitesse et la longueur d'onde changent.

Wach l'amwaj l'kahraba'iya khayba 3la ssiha?

Ça dépend de la fréquence. Les ondes à haute fréquence (rayons X, gamma) sont ionisantes et dangereuses, alors que les ondes radio sont généralement sans danger.

💡 À retenir : Plus la fréquence est élevée, plus l'énergie transportée est grande.

Quelle est la relation entre la période T et la fréquence f ?

La fréquence est l'inverse de la période : $f = \frac{1}{T}$. Si $T$ est en secondes, $f$ est en Hertz.

💡 À retenir : $f = \frac{1}{T}$.

Est-ce que toutes les ondes électromagnétiques sont visibles ?

Non, seulement une toute petite partie appelée "domaine visible" (entre 400 nm et 800 nm environ). Le reste (UV, IR, rayons X) est invisible pour l'œil humain.

💡 À retenir : Le spectre visible est une infime partie du spectre électromagnétique.

Est-ce que la fréquence change lors du passage d'un milieu à un autre ?

Non, la fréquence est imposée par la source et ne change jamais, quel que soit le milieu traversé.

💡 À retenir : La fréquence est invariante lors du changement de milieu.

C'est quoi un rayonnement ionisant ?

C'est un rayonnement qui possède assez d'énergie pour arracher des électrons aux atomes, ce qui peut endommager les cellules vivantes.

💡 À retenir : Rayons X et Gamma sont ionisants.

Pourquoi on utilise les ondes radio pour la communication ?

Parce qu'elles peuvent parcourir de grandes distances, traverser certains obstacles et transporter des informations facilement par modulation.

💡 À retenir : Les ondes hertziennes sont adaptées aux télécommunications.

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

On utilise la formule $v = \frac{c}{n}$, où $n$ est l'indice de réfraction du milieu (sans unité).

💡 À retenir : $v = \frac{c}{n}$.

Est-ce que l'amplitude de l'onde diminue avec la distance ?

Oui, à cause de l'atténuation (absorption par le milieu ou étalement de l'énergie).

💡 À retenir : L'énergie d'une onde se dissipe au cours de sa propagation.

✍️ Exercices type examen national

Exercice 1

Une onde électromagnétique a une fréquence de $1,5 \times 10^{15} , Hz$.

  1. Calculer sa longueur d'onde dans le vide.
  2. À quel domaine appartient-elle ? ($c = 3 \times 10^8 , m/s$).
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Exercice 2

Un laser émet une onde de longueur d'onde $\lambda = 633 , nm$ dans l'air.

  1. Calculer sa fréquence.
  2. Si cette onde entre dans un milieu d'indice $n=1,5$, quelle est sa nouvelle vitesse ?
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Exercice 3

Une onde électromagnétique se propage dans un milieu d'indice $n=1,33$. Sa fréquence est $f = 5 \times 10^{14} , Hz$.

  1. Calculer la vitesse de l'onde dans ce milieu.
  2. Calculer la longueur d'onde dans ce milieu.
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