Fiche de révision : Ondes et spectre électromagnétiques

Notion d’onde électromagnétique

• La lumière peut être modélisé de deux manières : ondulatoire ou corpusculaire.
• Ici, nous n’étudierons que l’aspect ondulatoire de la lumière.
• Une onde électromagnétique est la propagation d’un champ électrique et d’un champ magnétique normaux entre eux.
• Une onde électromagnétique est transversale : les champs associés à l’onde sont perpendiculaires à la propagation de l’onde.
• Une onde électromagnétique ne nécessite pas de milieu matériel pour se propager, elle peut se propager même dans le vide.
• La célérité d’une onde électromagnétique dépend d’un paramètre nommé indice de réfraction, qui est défini par les propriétés électriques du milieu de propagation. L’indice de réfraction $n_{\text{milieu}}$ d’un milieu est le rapport de la célérité de la lumière dans le vide $c_{\text{vide}}$ par la célérité de la lumière dans ce milieu $c_{\text{milieu}}$ :

$$n_{\text{milieu}}=\dfrac{c_{\text{vide}}}{c_{\text{milieu}}}$$

• L’indice de réfraction est une grandeur sans unité qui varie de $1$ (pour le vide) à l’infini.
• L’indice de réfraction d’un corps n’est pas constant, mais varie selon la longueur d’onde.
• Néanmoins, on considère ceux-ci constants pour toutes les longueurs d’onde de la lumière « visible ».

Spectre électromagnétique

• La lumière telle que nous la connaissons n’est qu’une toute petite partie d’un vaste ensemble que l’on nomme spectre électromagnétique.
• Le spectre électromagnétique est la description de l’ensemble des rayonnements électromagnétiques classés selon leur fréquence, leur longueur d’onde ou leur énergie.
• Le spectre électromagnétique se divise en sept grands domaines, que nous allons présenter par longueur d’onde croissante.
• Les rayons $\gamma$ (gamma) : leur longueur d’onde est inférieure à $1$ picomètre $(1\times10^{-12}\ \text{m})$.
• Les rayons $\text{X}$ : leur longueur d’onde est comprise entre $1$ picomètre $(1\times10^{-12}\ \text{m})$ et $10$ nanomètres $(1\times10^{-8}\ \text{m})$.
• Les rayons ultraviolets : leur longueur d’onde est comprise entre $10$ et $380$ nanomètres.
• Le spectre visible s’étend de $380$ nanomètres à $780$ nanomètres.
• Les rayons infrarouges : leur longueur d’onde est comprise entre $780$ nanomètres et $1$ millimètre.
• Les micro-ondes : leur longueur d’onde est comprise entre $1$ millimètre et $1$ mètre.
• Les ondes radio : leur longueur d’onde est comprise entre $1$ mètre et $105$ kilomètres.