Les ondes électromagnétiques

Réalisation C. LIEVRE septembre 2004

Qu'est-ce qu'une onde électromagnétique

Les physiciens nous apprennent que lorsqu'un courant électrique passe dans un fil situé proche d'une boussole, l'aiguille de la boussole change d'orientation. C'est donc que le courant électrique est capable de créer un champ électrique qui modifie le champ magnétique local.
Inversement lorsqu'on déplace un aimant à coté d'un circuit électrique, on induit l'apparition d'un courant électrique dans le circuit (c'est le principe de la dynamo). C'est donc qu'une variation de champ magnétique peut aussi créer un courant électrique.

Imaginons un appareil capable de faire circuler un courant électrique dans un conducteur, alternativement dans un sens puis dans l'autre, on créerait ainsi autour de l'appareil un champ électrique dont la valeur augmenterait puis diminuerait et s'inverserait au même rythme que les changements de sens du courant électrique. Ce champ électromagnétique diffuse dans tout l'espace environnant. On vient de fabriquer une antenne émettrice d'onde électromagnétiques.
Plaçons maintenant à proximité de l'émetteur précédent un appareil équipé d'un circuit électrique fermé. Sous l'effet des variations du champ magnétique, un courant électrique va apparaître dans le circuit. On vient de fabriquer un récepteur d'ondes électromagnétiques.

Cette explication (un peu simpliste) permet de définir une onde électromagnétique comme une variation alternative d'un champ électromagnétique qui se propage, à partir d'une source donnée, dans toutes les directions de l'espace environnant.
Cette onde est caractérisée par deux grandeurs physiques :

Sa FRÉQUENCE, c'est le nombre d'oscillations du champ électromagnétique par seconde, (elle est mesurée en Hertz)
Sa LONGUEUR D'ONDE, c'est, en admettant que le champ électromagnétique se propage à la vitesse de la lumière, la distance entre deux maxima de champ électromagnétique.

On établit entre ces deux valeurs la relation suivante :

où c représente la vitesse de la lumière, 300 000 Km.sec^-1 , la lettre grecque "lambda"

la longueur d'onde en mètres, et la lettre grecque "nu"

la fréquence en KHz.

Le graphique ci-dessus montre l'altitude à laquelle l'intensité des radiations dans les différentes longueurs d'ondes est diminuée de moitié. Une très faible partie de ces longueurs d'ondes arrive jusqu'au sol. Par contre les ondes du spectre visible et la plus grande partie des ondes radio ne sont pas arrêtées par les gaz de l'atmosphère et parviennent en quasi totalité jusqu'au sol.

Comment capter les ondes électromagnétiques

Nous baignons en permanence dans un flot d'ondes électromagnétiques. Elles nous sont envoyées par le soleil et les autres corps célestes mais aussi par des émetteurs terrestres de plus en plus présents dans notre environnement. Nous n'avons conscience de l'existence de ces ondes que si nous disposons d'un récepteur pour les capturer.

Courbe de sensibilité de l'oeil humain et de différents capteurs électroniques.

Notre oeil, avec les millions de cônes et de bâtonnets qui composent notre rétine, est un excellent capteur pour les longueurs d'ondes comprises entre 400 et 700 nanomètres. C'est ce qui nous permet d'avoir une représentation en image et en couleur de notre environnement.
Il existe aussi des capteurs électroniques qui sont sensibles aux mêmes radiations ce qui permet à un appareil photo numérique de fabriquer une image ressemblant fort à ce que voit notre oeil.

Quelques exemples d'utilisation des ondes radio. Pour plus de détails cliquez ici, ou là...

Parmi toute la gamme des ondes électromagnétiques, les ondes radio sont avec les ondes du spectre visible, les seules à ne pas être arrêtées par l'atmosphère. On sait fabriquer des récepteurs sensibles aux ondes radio, celles qui nous sont envoyées par le soleil mais aussi celles que l'on fabrique avec des antennes et qu'on utilise pour communiquer entre-nous. La gamme des ondes radio est très utilisées et l'attribution des fréquences est étroitement surveillée et réglementée.