Onde électromagnétique 

Les ondes sont un phénomène physique très répandu. Dans notre environnement quotidien, nous pouvons rencontrer des ondes de différentes natures : mécanique (un caillou jeté dans l’eau), acoustique (la voix d’un chanteur) et électromagnétique (un émetteur radio). Contrairement aux ondes mécaniques et acoustiques, les ondes électromagnétiques n’ont pas besoin d’un support physique pour se propager.

  • Origine

Les ondes électromagnétiques (en abrégé : OEM) peuvent être d’origine naturelle ou artificielle (c.-à-d. dues aux activités humaines). Parmi les ondes naturelles, on peut citer le champ magnétique terrestre sur lequel s’alignent les boussoles, la lumière en provenance du Soleil ou encore les décharges atmosphériques dues à la foudre. Les ondes artificielles, qu’elles soient intentionnelles ou non, sont quant à elles produites par une multitude d’équipements industriels ou domestiques, par les appareils médicaux, par les transports ainsi que par les appareils de télécommunications.

  • Définition

Une onde électromagnétique est formée par l’association d’un champ électrique et d’un champ magnétique, perpendiculaires entre eux et à la direction de propagation de l’onde. On pourrait aussi dire qu’une onde électromagnétique est une oscillation couplée du champ électrique et du champ magnétique se propageant à une certaine la vitesse dépendant du milieu traversé.

Une onde se propage toujours en ligne droite, en s’éloignant de sa source et en s’affaiblissant avec la distance parcourue. Le champ électrique et le champ magnétique sont alternatifs car ils changent de sens plusieurs fois par seconde (c’est la notion de « fréquence » expliquée ci-après). Les champs sont très souvent de forme sinusoïdale et leur valeur instantanée (c.-à-d. à un moment précis) varie avec le temps.

En continu et aux basses fréquences, le champ électrique et le champ magnétique sont dissociés et doivent être traités séparément. Aux fréquences plus élevées, celles qui couvrent notamment les ondes radio et les micro-ondes, on parlera de champ électromagnétique (en abrégé : CEM) car un champ n’existe pas sans l’autre. Cela s’explique par la théorie de l’électromagnétisme formulée dès 1873 par le physicien écossais James C. Maxwell dont deux des quatre équations énoncent qu’une variation temporelle du champ électrique donne naissance à un champ magnétique, et inversement.

L’énergie transportée à distance par une onde électromagnétique est fonction de sa fréquence. Elle est appelée densité de puissance, en watt par mètre carré (W/m²). Pour les ondes radio et les micro-ondes, on utilise plus fréquemment le milliwatt par mètre carré (mW/m²) ou le microwatt par mètre carré (mW/m²).

Bon à savoir…

  • Dans certains cas, une onde électromagnétique peut être considérée comme l’émission d’un flux de corpuscules appelés photons. Cela repose sur le principe de dualité onde/corpuscule selon lequel tous les objets microscopiques sont dotés simultanément des propriétés d’onde et de particule. Du point de vue de la théorie corpusculaire, on peut donc dire qu’une onde électromagnétique est formée d’un très grand nombre de minuscules paquets d’énergie appelés photons (= petit grains de lumière) dont l’énergie est d’autant plus grande que la fréquence de l’onde est élevée. Cette vue est adoptée pour les fréquences situées au-delà du spectre visible.
  • Dans le vide, une onde électromagnétique se propage à la vitesse de la lumière. Il en sera quasi de même pour une onde se propageant dans l’air.
  • Une onde sera décrite différemment en fonction du milieu dans lequel elle évolue. Dans l’air ou dans le vide, elle sera caractérisée par un champ électrique et un champ magnétique mais lorsqu’elle se propage dans la matière, on parlera plutôt de tension et de courant.

Fin de la troisième partie – Lire la dernière partie de l’article