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Physique · Prépa concours post-bac — IAV & ENA Meknès

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, toutes les ondes électromagnétiques se propagent à la célérité $c \approx 3,00 \times 10^8 , m/s$.
  • Relation fondamentale : $\lambda = \frac{c}{f} = c \cdot T$.
  • Le spectre s'étend des ondes radio aux rayons gamma.

Méthodes à maîtriser

  • Passer de la fréquence à la longueur d'onde : utiliser $\lambda = c/f$.
  • Identifier la nature d'une onde à partir de sa fréquence ou longueur d'onde.
  • Analyser la propagation dans un milieu matériel : la célérité $v < c$.

Exemples corrigés

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

Erreurs fréquentes

  • Oublier de convertir les unités (MHz en Hz, km en m).
  • Confondre la célérité dans le vide ($c$) et dans un milieu matériel ($v$).
  • Penser que le son est une onde électromagnétique (c'est une onde mécanique !).

🌉 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

C'est quoi la différence entre une onde mécanique et une onde électromagnétique ?
  1. L'onde mécanique nécessite un milieu matériel pour se propager (ex: le son).
  2. L'onde électromagnétique peut se propager dans le vide (ex: la lumière, les ondes radio).

💡 À retenir : Le vide est le seul milieu où toutes les ondes électromagnétiques voyagent à la même vitesse $c$.

Kifach n7seb l'frequence ila 3tani tawl l'mawja?
  1. Tu utilises la formule $\lambda = \frac{c}{f}$.
  2. Tu isoles $f$ pour obtenir $f = \frac{c}{\lambda}$.
  3. Assure-toi que $\lambda$ est en mètres et $c$ en $m/s$.

💡 À retenir : $f$ sera toujours en Hertz (Hz).

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

Non, la fréquence d'une onde est imposée par la source et reste constante quel que soit le milieu traversé.

💡 À retenir : Seules la célérité $v$ et la longueur d'onde $\lambda$ changent avec le milieu.

Chno hiya l'relation bin l'vitesse o l'frequence?

La relation est $v = \lambda \cdot f$. Comme $\lambda = \frac{v}{f}$, la vitesse est le produit de la longueur d'onde par la fréquence.

💡 À retenir : Si le milieu est dispersif, $v$ dépend de $f$.

Est-ce que les ondes électromagnétiques sont dangereuses ?

Cela dépend de leur énergie (donc de leur fréquence). Les ondes à haute fréquence (rayons X, Gamma) sont ionisantes et dangereuses, contrairement aux ondes radio.

💡 À retenir : Plus la fréquence est élevée, plus l'onde est énergétique.

Kifach n3ref wach l'milieu modadd (dispersif) aw la?

Un milieu est dispersif si la célérité de l'onde dépend de sa fréquence. Dans le vide, aucune onde n'est dispersée.

💡 À retenir : Le vide n'est jamais un milieu dispersif.

Pourquoi on dit que les ondes électromagnétiques sont transversales ?

Parce que la direction de vibration des champs $\vec{E}$ et $\vec{B}$ est perpendiculaire à la direction de propagation de l'onde.

💡 À retenir : La direction de propagation est donnée par le produit vectoriel $\vec{E} \wedge \vec{B}$.

Est-ce que la lumière visible est une onde électromagnétique ?

Oui, la lumière visible est une onde électromagnétique dont la longueur d'onde dans le vide est comprise entre 400 nm et 800 nm.

💡 À retenir : C'est une toute petite partie du spectre électromagnétique.

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

On utilise la relation $v = \frac{c}{n}$, où $n$ est l'indice de réfraction du milieu ($n \geq 1$).

💡 À retenir : Plus $n$ est grand, plus l'onde est ralentie.

Est-ce que les ondes radio peuvent traverser les murs ?

Oui, car elles ont une grande longueur d'onde qui leur permet de contourner les obstacles ou de traverser certains matériaux isolants.

💡 À retenir : La capacité de pénétration dépend de la fréquence.

Quelle est la valeur de la célérité dans l'air ?

Dans l'air, la célérité est très proche de celle dans le vide : $v \approx c \approx 3,00 \times 10^8 , m/s$.

💡 À retenir : Pour les exercices, on prend souvent $c$ comme valeur de référence.

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

Oui, à cause de l'atténuation géométrique et de l'absorption par le milieu, l'amplitude diminue au fur et à mesure que l'onde s'éloigne de la source.

💡 À retenir : L'énergie transportée diminue avec la distance.

✍️ Exercices type examen national

Exercice 1

Une onde électromagnétique de fréquence $f = 1,5 , GHz$ se propage dans le vide. 1) Calculer sa longueur d'onde $\lambda$. 2) S'agit-il d'une onde visible ?

Voir la correction détaillée : inscription gratuite

Exercice 2

Un faisceau laser de longueur d'onde $\lambda_0 = 633 , nm$ dans le vide pénètre dans un milieu d'indice $n = 1,5$. Calculer la célérité $v$ et la longueur d'onde $\lambda$ dans ce milieu.

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Exercice 3

Une onde électromagnétique parcourt une distance $d = 300 , km$ dans le vide. Calculer le temps de parcours $\Delta t$.

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