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Piste : • Structure et géométrie des espèces chimiques • La statique des fluides : équilibre et pression
cours:lycee:sti2d:terminale_technologique:physique_chimie:les_ondes_electromagnetiques

Différences

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cours:lycee:sti2d:terminale_technologique:physique_chimie:les_ondes_electromagnetiques [2026/05/08 20:21] – Correction automatique MathPublish prof67cours:lycee:sti2d:terminale_technologique:physique_chimie:les_ondes_electromagnetiques [2026/05/08 20:33] (Version actuelle) – prof67
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 Pour aborder ce cours dans les meilleures conditions, il est indispensable de maîtriser les notions suivantes issues des classes de seconde et de première : Pour aborder ce cours dans les meilleures conditions, il est indispensable de maîtriser les notions suivantes issues des classes de seconde et de première :
  
-* La définition d'un phénomène périodique et la relation entre période <m>T</m> (en <m>s</m>) et fréquence <m>f</m> (en <m>Hz</m>) : <m>f = 1/T</m>. +  * La définition d'un phénomène périodique et la relation entre période <m>T</m> (en <m>s</m>) et fréquence <m>f</m> (en <m>Hz</m>) : <m>f = 1/T</m>. 
-* La notion de propagation d'un signal sans transport de matière. +  * La notion de propagation d'un signal sans transport de matière. 
-* La conversion des unités (nanomètres, micromètres, gigahertz). +  * La conversion des unités (nanomètres, micromètres, gigahertz). 
-* La manipulation de base des puissances de dix.+  * La manipulation de base des puissances de dix.
  
 Ce chapitre se situe généralement au milieu de l'année de Terminale technologique, après l'étude des signaux périodiques et avant l'étude de la transition énergétique ou de la santé, car il constitue le socle de compréhension des télécommunications et de l'imagerie médicale. Ce chapitre se situe généralement au milieu de l'année de Terminale technologique, après l'étude des signaux périodiques et avant l'étude de la transition énergétique ou de la santé, car il constitue le socle de compréhension des télécommunications et de l'imagerie médicale.
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 Une onde électromagnétique est définie par deux grandeurs intimement liées : Une onde électromagnétique est définie par deux grandeurs intimement liées :
  
-* **La fréquence (<m>f</m> ou <m>nu</m>)** : C'est le nombre de vibrations par seconde. Elle s'exprime en **Hertz** (<m>Hz</m>). Elle ne dépend que de la source de l'onde. +  * **La fréquence (<m>f</m> ou <m>nu</m>)** : C'est le nombre de vibrations par seconde. Elle s'exprime en **Hertz** (<m>Hz</m>). Elle ne dépend que de la source de l'onde. 
-* **La longueur d'onde (<m>lambda</m>)** : C'est la distance parcourue par l'onde pendant une période <m>T</m>. Elle s'exprime en **mètres** (<m>m</m>).+  * **La longueur d'onde (<m>lambda</m>)** : C'est la distance parcourue par l'onde pendant une période <m>T</m>. Elle s'exprime en **mètres** (<m>m</m>).
  
 La relation fondamentale reliant ces grandeurs est : La relation fondamentale reliant ces grandeurs est :
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 On distingue classiquement plusieurs familles (de la plus grande longueur d'onde à la plus petite) : On distingue classiquement plusieurs familles (de la plus grande longueur d'onde à la plus petite) :
  
-* **Ondes Radio** (<m>lambda > 10 cm</m>) : Utilisées pour la radio, la télévision et les réseaux mobiles. +  * **Ondes Radio** (<m>lambda > 10 cm</m>) : Utilisées pour la radio, la télévision et les réseaux mobiles. 
-* **Micro-ondes** (<m>1 mm < lambda < 10 cm</m>) : Radar, Wi-Fi, fours à micro-ondes. +  * **Micro-ondes** (<m>1 mm < lambda < 10 cm</m>) : Radar, Wi-Fi, fours à micro-ondes. 
-* **Infrarouges (IR)** : Rayonnement thermique, télécommandes. +  * **Infrarouges (IR)** : Rayonnement thermique, télécommandes. 
-* **Domaine du Visible** (<m>400 nm < lambda < 800 nm</m>) : La seule partie du spectre détectée par l'œil humain. +  * **Domaine du Visible** (<m>400 nm < lambda < 800 nm</m>) : La seule partie du spectre détectée par l'œil humain. 
-* **Ultraviolets (UV)** : Responsables du bronzage (et des coups de soleil). +  * **Ultraviolets (UV)** : Responsables du bronzage (et des coups de soleil). 
-* **Rayons X et Rayons Gamma** : Ondes de très haute fréquence, utilisées en médecine et industrie, mais très énergétiques.+  * **Rayons X et Rayons Gamma** : Ondes de très haute fréquence, utilisées en médecine et industrie, mais très énergétiques.
  
 ==== 2.2 L'aspect corpusculaire : le photon ==== ==== 2.2 L'aspect corpusculaire : le photon ====
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 Où : Où :
  
-* <m>E</m> est l'énergie en **Joules** (<m>J</m>) +  * <m>E</m> est l'énergie en **Joules** (<m>J</m>) 
-* <m>h</m> est la constante de Planck : <m>h approx 6,63 . 10^-34 J.s</m> +  * <m>h</m> est la constante de Planck : <m>h approx 6,63 . 10^-34 J.s</m> 
-* <m>f</m> est la fréquence en **Hertz** (<m>Hz</m>)+  * <m>f</m> est la fréquence en **Hertz** (<m>Hz</m>)
  
 En utilisant la relation <m>lambda = c/f</m>, on peut aussi écrire : En utilisant la relation <m>lambda = c/f</m>, on peut aussi écrire :
Ligne 86: Ligne 86:
 Lorsqu'une onde rencontre un obstacle ou un nouveau milieu, plusieurs scénarios se produisent : Lorsqu'une onde rencontre un obstacle ou un nouveau milieu, plusieurs scénarios se produisent :
  
-* **Réflexion** : L'onde "rebondit" sur la surface (ex : miroir pour la lumière, ionosphère pour certaines ondes radio). +  * **Réflexion** : L'onde "rebondit" sur la surface (ex : miroir pour la lumière, ionosphère pour certaines ondes radio). 
-* **Réfraction** : L'onde change de direction en changeant de milieu (ex : lentille optique). +  * **Réfraction** : L'onde change de direction en changeant de milieu (ex : lentille optique). 
-* **Absorption** : Le milieu absorbe une partie de l'énergie de l'onde et la transforme souvent en chaleur (ex : les aliments dans un four à micro-ondes).+  * **Absorption** : Le milieu absorbe une partie de l'énergie de l'onde et la transforme souvent en chaleur (ex : les aliments dans un four à micro-ondes).
  
 ==== 3.2 L'atténuation d'un signal ==== ==== 3.2 L'atténuation d'un signal ====
Ligne 104: Ligne 104:
 **Corrigé guidé :** **Corrigé guidé :**
  
-- Calculons l'atténuation totale : <m>A = alpha . L = 0,2 . 50 = 10 dB</m>. +  - Calculons l'atténuation totale : <m>A = alpha . L = 0,2 . 50 = 10 dB</m>. 
-- Utilisons la formule de l'atténuation : <m>10 = 10 . log(P_e / P_s)</m>, donc <m>1 = log(P_e / P_s)</m>. +  - Utilisons la formule de l'atténuation : <m>10 = 10 . log(P_e / P_s)</m>, donc <m>1 = log(P_e / P_s)</m>. 
-- Par définition du logarithme, <m>10^1 = P_e / P_s</m>, soit <m>P_s = P_e / 10</m>. +  - Par définition du logarithme, <m>10^1 = P_e / P_s</m>, soit <m>P_s = P_e / 10</m>. 
-- Résultat : <m>P_s = 10 / 10 = 1 mW</m>. Le signal a perdu <m>90 \%</m> de sa puissance.+  - Résultat : <m>P_s = 10 / 10 = 1 mW</m>. Le signal a perdu <m>90 \%</m> de sa puissance.
  
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Ligne 117: Ligne 117:
 ==== 4.1 Rayonnements ionisants et non-ionisants ==== ==== 4.1 Rayonnements ionisants et non-ionisants ====
  
-* **Rayonnements non-ionisants** : (Radio, Micro-ondes, IR, Visible). Leur énergie est insuffisante pour arracher des électrons aux atomes des cellules. Leur principal effet est thermique (échauffement). +  * **Rayonnements non-ionisants** : (Radio, Micro-ondes, IR, Visible). Leur énergie est insuffisante pour arracher des électrons aux atomes des cellules. Leur principal effet est thermique (échauffement). 
-* **Rayonnements ionisants** : (UV lointains, Rayons X, Gamma). Leur fréquence est si élevée que chaque photon possède assez d'énergie pour briser des liaisons chimiques ou endommager l'ADN.+  * **Rayonnements ionisants** : (UV lointains, Rayons X, Gamma). Leur fréquence est si élevée que chaque photon possède assez d'énergie pour briser des liaisons chimiques ou endommager l'ADN.
  
 **Encadré Sécurité :** L'exposition aux rayonnements ionisants doit être contrôlée selon le principe **ALARA** (*As Low As Reasonably Achievable* - aussi bas que raisonnablement possible). C'est pourquoi le radiologue se protège derrière un écran de plomb. **Encadré Sécurité :** L'exposition aux rayonnements ionisants doit être contrôlée selon le principe **ALARA** (*As Low As Reasonably Achievable* - aussi bas que raisonnablement possible). C'est pourquoi le radiologue se protège derrière un écran de plomb.
Ligne 129: Ligne 129:
 Un rayonnement ultraviolet a une longueur d'onde <m>lambda = 250 nm</m>.  Un rayonnement ultraviolet a une longueur d'onde <m>lambda = 250 nm</m>. 
  
-- Calculer sa fréquence. +  - Calculer sa fréquence. 
-- Calculer l'énergie d'un photon associé.+  - Calculer l'énergie d'un photon associé.
  
 **Corrigé guidé :** **Corrigé guidé :**
  
-- Données : <m>c = 3,00 . 10^8 m.s^-1</m> ; <m>lambda = 250 . 10^-9 m</m>.+  - Données : <m>c = 3,00 . 10^8 m.s^-1</m> ; <m>lambda = 250 . 10^-9 m</m>.
 <m>f = c / lambda = (3,00 . 10^8) / (250 . 10^-9) = 1,2 . 10^15 Hz</m>. <m>f = c / lambda = (3,00 . 10^8) / (250 . 10^-9) = 1,2 . 10^15 Hz</m>.
  
-- <m>E = h . f = 6,63 . 10^-34 . 1,2 . 10^15 = 7,96 . 10^-19 J</m>.+  - <m>E = h . f = 6,63 . 10^-34 . 1,2 . 10^15 = 7,96 . 10^-19 J</m>.
  
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Ligne 143: Ligne 143:
 ===== Résumé ===== ===== Résumé =====
  
-* Une **onde électromagnétique** se propage dans le vide à la célérité <m>c = 3,00 . 10^8 m.s^-1</m>. +  * Une **onde électromagnétique** se propage dans le vide à la célérité <m>c = 3,00 . 10^8 m.s^-1</m>. 
-* La relation fondamentale entre longueur d'onde et fréquence est <m>lambda = (c)/(f)</m>. +  * La relation fondamentale entre longueur d'onde et fréquence est <m>lambda = (c)/(f)</m>. 
-* Le **spectre électromagnétique** regroupe les ondes par domaines d'application (Radio, Visible, X, etc.). +  * Le **spectre électromagnétique** regroupe les ondes par domaines d'application (Radio, Visible, X, etc.). 
-* Le **photon** est la particule associée à l'onde, son énergie est donnée par <m>E = h . f</m>. +  * Le **photon** est la particule associée à l'onde, son énergie est donnée par <m>E = h . f</m>. 
-* Plus la fréquence est élevée, plus l'onde est énergétique et potentiellement **ionisante** (danger pour l'ADN). +  * Plus la fréquence est élevée, plus l'onde est énergétique et potentiellement **ionisante** (danger pour l'ADN). 
-* L'**atténuation** d'un signal traduit la perte de puissance lors de la propagation, elle s'exprime en décibels (<m>dB</m>). +  * L'**atténuation** d'un signal traduit la perte de puissance lors de la propagation, elle s'exprime en décibels (<m>dB</m>). 
-* Le **DAS** limite l'exposition du public aux ondes des terminaux mobiles pour éviter l'échauffement des tissus.+  * Le **DAS** limite l'exposition du public aux ondes des terminaux mobiles pour éviter l'échauffement des tissus.
  
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