Rayonnement électromagnétique

Les ondes électromagnétiques sont des ondes qui contiennent un champ électrique et un champ magnétique et transportent de l'énergie. Elles se déplacent à la vitesse de la lumière.

La mécanique quantique s'est développée à partir de l'étude des ondes électromagnétiques. Ce domaine comprend l'étude de la lumière visible et invisible. La lumière visible est la lumière que l'on peut voir avec une vue normale dans les couleurs de l'arc-en-ciel. La lumière invisible est la lumière que l'on ne peut pas voir avec une vue normale et comprend des ondes plus énergétiques et de plus haute fréquence, telles que les ultraviolets, les rayons X et les rayons gamma. Les ondes de plus grande longueur, telles que les infrarouges, les micro-ondes et les ondes radio, sont également explorées dans le domaine de la mécanique quantique.

Certains types de rayonnements électromagnétiques, tels que les rayons X, sont des rayonnements ionisants et peuvent être nocifs pour votre corps. Les rayons ultraviolets se situent près de l'extrémité violette du spectre lumineux et les infrarouges près de l'extrémité rouge. Les rayons infrarouges sont des rayons de chaleur et les rayons ultraviolets provoquent des coups de soleil.

Les différentes parties du spectre électromagnétique diffèrent en longueur d'onde, en fréquence et en énergie quantique.

Les ondes sonores ne sont pas des ondes électromagnétiques mais des ondes de pression dans l'air, l'eau ou toute autre substance.

La gamme des fréquences électromagnétiques. "UHF" signifie "ultra haute fréquence", VHF est "très haute fréquence". Les deux étaient autrefois utilisées pour la télévision aux États-Unis.Zoom
La gamme des fréquences électromagnétiques. "UHF" signifie "ultra haute fréquence", VHF est "très haute fréquence". Les deux étaient autrefois utilisées pour la télévision aux États-Unis.

Formulation mathématique

En physique, il est bien connu que l'équation d'une onde typique est

2 f = 1 c 2 ∂ 2 f ∂ t 2 {\displaystyle \nabla ^{2}f={\frac {1}{c^{2}}}{\frac {\partial ^{2}f}{\partial t^{2}}}}{\displaystyle \nabla ^{2}f={\frac {1}{c^{2}}}{\frac {\partial ^{2}f}{\partial t^{2}}}}

Le problème est maintenant de prouver que les équations de Maxwell prouvent explicitement que les champs électriques et magnétiques créent des radiations électromagnétiques. Rappelons que deux des équations de Maxwell sont données par

× E = - ∂ B ∂ t {\displaystyle \nabla \times \mathbf {E} =-{\frac {\partial \mathbf {B} }{\partie t}}}{\displaystyle \nabla \times \mathbf {E} =-{\frac {\partial \mathbf {B} }{\partial t}}}

× B = μ o j + μ o ϵ o ∂ E ∂ t {\displaystyle \nabla \times \mathbf {B} =\mu _{o}\mathbf {j} +\mu _{o}\epsilon _{o}{\frac {\partial \mathbf {E} }{\partie t}}}{\displaystyle \nabla \times \mathbf {B} =\mu _{o}\mathbf {j} +\mu _{o}\epsilon _{o}{\frac {\partial \mathbf {E} }{\partial t}}}

En évaluant la courbure des équations ci-dessus et le calcul vectoriel, on peut prouver les équations suivantes

2 E = 1 c 2 ∂ 2 E ∂ t {\displaystyle \nabla ^{2}\mathbf {E} ={\frac {1}{c^{2}}}{\frac {\partial ^{2}\mathbf {E} }{\partie t}}}{\displaystyle \nabla ^{2}\mathbf {E} ={\frac {1}{c^{2}}}{\frac {\partial ^{2}\mathbf {E} }{\partial t}}}

2 B = 1 c 2 ∂ 2 B ∂ t {\displaystyle \nabla ^{2}\mathbf {B} ={\frac {1}{c^{2}}}{\frac {\partial ^{2}\mathbf {B} }{\partie t}}}{\displaystyle \nabla ^{2}\mathbf {B} ={\frac {1}{c^{2}}}{\frac {\partial ^{2}\mathbf {B} }{\partial t}}}

Note : la preuve implique de faire la substitution

c = 1 μ o ϵ {\displaystyle c={\frac {1}{\sqrt {\mu _{o}\epsilon }}}}{\displaystyle c={\frac {1}{\sqrt {\mu _{o}\epsilon }}}}

Les équations ci-dessus sont analogues à l'équation des ondes, en remplaçant f par E et B. Les équations ci-dessus signifient que les propagations à travers les champs magnétique (B) et électrique (E) produiront des ondes.

Pages connexes

  • Photon

Questions et réponses

Q : Que sont les ondes électromagnétiques ?


R : Les ondes électromagnétiques sont des ondes qui contiennent un champ électrique et un champ magnétique et qui transportent de l'énergie. Elles voyagent à la vitesse de la lumière (299 792 458 mètres par seconde).

Q : Qu'est-ce que la mécanique quantique ?


R : La mécanique quantique est un domaine d'étude qui s'est développé à partir de l'étude des ondes électromagnétiques. Elle comprend l'étude de la lumière visible et invisible.

Q : Quels types de rayonnements électromagnétiques peuvent être nocifs pour votre corps ?


R : Certains types de rayonnements électromagnétiques, comme les rayons X, sont des rayonnements ionisants et peuvent être nocifs pour votre corps.

Q : Où se situent les rayons ultraviolets dans le spectre lumineux ?


R : Les rayons ultraviolets se situent près de l'extrémité violette du spectre lumineux.

Q : Où se situent les rayons infrarouges dans le spectre lumineux ?


R : Les rayons infrarouges sont proches de l'extrémité rouge du spectre lumineux.

Q : En quoi les rayons infrarouges diffèrent-ils des rayons ultraviolets ?


R : Les rayons infrarouges sont utilisés comme rayons de chaleur et les rayons ultraviolets provoquent des coups de soleil.

Q : Les ondes sonores sont-elles considérées comme des ondes électromagnétiques ?


R : Non, les ondes sonores ne sont pas des ondes électromagnétiques, mais plutôt des ondes de pression dans l'air, l'eau ou toute autre substance.

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