Habitat Chapitre 4 : Ondes électromagnétiques
I. Caractéristiques des ondes électromagnétiques OEM 1. Propagation et célérité
Onde = propagation d’une perturbation sans transport de matière.
A la différence des ondes mécaniques (comme le son), l'OEM est un signal périodique qui peut se propager sans support matériel, donc dans le vide.
La célérité dans le vide et dans l'air d'une OEM est :
c0 = 3∙108 m∙s-1
La célérité des OEM dépend du milieu de propagation. Dans d'autres milieux, elle est inférieure à c0. Exemples :
Dans le verre : c = 2,00∙108 m∙s-1 Dans l'eau : c = 2,25∙108 m∙s-1
2. Période, fréquence et longueur d’onde Définitions :
Phénomène périodique : phénomène qui se reproduit identique à lui-même à intervalles de temps réguliers.
Période T : durée d’une oscillation.
Fréquence f : nombre d’oscillations par seconde.
f : fréquence en hertz (Hz) T : période en secondes (s)
Longueur d’onde λ : distance parcourue par l’onde durant une période T. Elle dépend du milieu de propagation.
λ : longueur d’onde en mètres (m) c : célérité en mètre par seconde (m∙s-1) T : période en secondes (s)
f : fréquence en hertz (Hz) Application :
T = 20 ms f = 1/(20 x 10-3) = 50 Hz
Umax = 2 V Umin = -2 V λ = c x T = 6,0 x 106 m
II. Structure des OEM 1. Représentation
Les OEM correspondent à la propagation de 2 grandeurs vibratoires :
un vecteur champ électrique ⃗
un vecteur champ magnétique ⃗ Elles sont :
en phase et périodiques dans le temps et l’espace
perpendiculaires l’une par rapport à l’autre
perpendiculaires par rapport à la direction de propagation (ondes transversales)
champ électromagnétique à un temps t
Leurs intensités sont reliées :
E : champ électrique en volt par mètre (V∙m-1) B : champ magnétique en teslas (T)
c : célérité en mètres par seconde (m∙s-1)
2. Polarisation
La polarisation est l’orientation du vecteur champ électrique quand un observateur regarde l’onde se propageant vers son œil. Elle peut être linéaire ou elliptique.
Polarisation linéaire : la direction du champ est invariante. L’antenne réceptrice doit être dans la direction du champ.
Polarisation elliptique : le vecteur ⃗ tourne, son extrémité décrit une ellipse.
III. OEM et télécommunication
1. Gamme d’ondes utilisées en télécommunication
En télécommunication, les OEM utilisées sont des ondes lumineuses ou des ondes radiofréquences.
Ondes lumineuses : allant de l’UV à l’IR (λ de 10 nm à 1 mm). Pour la fibre optique ou les télécommandes.
Ondes radiofréquences : λ de 1mm à 10 km.
2. Liaison hertzienne
Une liaison hertzienne permet de transmettre à distance des informations par l’intermédiaire d’ondes radiofréquences.
La puissance d’émission P0 en watts (W) correspond a la puissance électrique fournie par la source de l’antenne émettrice.
La mesure du champ électrique de l’onde qui arrive à l’antenne réceptrice permet de caractériser le niveau de cette onde. Elle s’effectue avec un champmètre et s’exprime en volts par mètre (V∙m-1).
Le champ électrique en un point :
augmente avec la puissance d’émission P0 de la source ;
diminue avec la distance d à la source.
Quand on se place suffisamment loin de la source, le champ électrique vérifie la relation : √
E : intensité efficace du champ électrique en volts par mètre (V∙m-1) P0 : puissance d’émission en watts (W)
d : distance à la source en mètres (m)
α : constante liée à l’antenne utilisée en ohms (Ω)
Radars Satellites TV
Wi-Fi Téléphones
portables Télécommandes
TNT FM
Ondes courtes
Ondes moyennes
Ondes longues
extrême haute
fréquence EHF SHF UHF VHF HF MF LF
