Qu'est-ce qu'une onde électromagnétique?

Le terme onde électromagnétique décrit la façon dont le rayonnement électromagnétique (EMR) se déplace dans l'espace. Différentes formes de DME se distinguent par leurs longueurs d'onde, qui varient de plusieurs mètres (mètres) à une distance plus petite que le diamètre d'un noyau atomique. La gamme complète, dans l'ordre décroissant de la longueur d'onde, va des ondes radio à travers les micro-ondes, la lumière visible, l'ultraviolet et les rayons X aux rayons gamma et est connu sous le nom de spectre électromagnétique. Les ondes électromagnétiques ont de nombreuses applications, à la fois en science et dans la vie quotidienne.

Waves légers

À bien des égards, une onde électromagnétique se comporte de manière similaire aux ondulations sur l'eau ou au son voyageant à travers un milieu tel que l'air. Par exemple, si une lumière est brillante sur un écran à travers une barrière avec deux fentes étroites, un motif de rayures claires et sombres est visible. C'est ce qu'on appelle un modèle d'interférence: où les crêtes des vagues d'une fente rencontrent celles de l'autre, ils se renforcent les uns les autres, formant une bande lumineuse, buT où une crête rencontre un creux, ils annulent, laissant une bande sombre. La lumière peut également se pencher autour d'un obstacle, comme des briseurs d'océan autour d'un mur portuaire: ceci est connu sous le nom de diffraction. Ces phénomènes fournissent une preuve de la nature en onde de la lumière.

On a longtemps supposé que, comme le son, la lumière doit voyager à travers une sorte de médium. Cela a reçu le nom «éther», parfois orthographié «l'éther», et était considéré comme un matériau invisible qui remplissait l'espace, mais à travers lequel les objets solides pouvaient passer sans entrave. Des expériences conçues pour détecter l'éther par son effet sur la vitesse de la lumière dans différentes directions n'ont pas trouvé de preuves, et l'idée a finalement été rejetée. Il était évident que la lumière et d'autres formes de DME ne nécessitaient aucun moyen et pouvaient voyager dans l'espace vide.

Longueur d'onde et fréquence

Tout comme une onde de l'océan, une onde électromagnétique a un pics et creux. La longueur d'onde est la distance entre deux points identiques de l'onde du cycle en cycle, par exemple, la distance entre un pic, ou crête et la suivante. Le DME peut également être défini en termes de fréquence, qui est le nombre de crêtes qui passent dans un intervalle de temps donné. Toutes les formes de DME se déplacent à la même vitesse: la vitesse de la lumière. Par conséquent, la fréquence dépend entièrement de la longueur d'onde: plus la longueur d'onde est courte, plus la fréquence est élevée.

énergie

Longueur d'onde plus courte ou fréquence plus élevée, le DME transporte plus d'énergie que les longueurs d'onde plus longues ou les fréquences plus basses. L'énergie transportée par une onde électromagnétique détermine comment elle affecte la matière. Les ondes radio à basse fréquence perturbent légèrement les atomes et les molécules, tandis que les micro-ondes les font se déplacer plus vigoureusement: le matériau se réchauffe. Les rayons X et les rayons gamma ont beaucoup plus de punch: ils peuvent casser les liaisons chimiques et frapper les électrons des atomes, formant des ions. Pour cette raison, ils sont décrits comme IOrayonnement nulant.

L'origine des ondes électromagnétiques

La relation entre la lumière et l'électromagnétisme a été établie par le travail du physicien James Clerk Maxwell au 19e siècle. Cela a conduit à l'étude de l'électrodynamique, dans laquelle les ondes électromagnétiques, telles que la lumière, sont considérées comme des perturbations, ou «ondulations», dans un champ électromagnétique, créé par le mouvement des particules chargées électriquement. Contrairement à l'éther inexistant, le champ électromagnétique est simplement la sphère d'influence d'une particule chargée, et non une chose tangible et matérielle.

Les travaux ultérieurs, au début du XXe siècle, ont montré que le DME avait également des propriétés en forme de particules. Les particules qui composent le rayonnement électromagnétique sont appelées photons . Bien qu'il semble contradictoire, le DME peut se comporter comme des vagues ou comme des particules, selon le type d'expérience réalisée. Ceci est connu sous le nom de dualité onde-particules. Il s'applique également aux particules subatomiques, aux atomes entiers et même à quitterE De grandes molécules, qui peuvent parfois se comporter comme des vagues.

La dualité onde-particules est apparue à mesure que la théorie quantique était en cours de développement. Selon cette théorie, la «vague» représente la probabilité de trouver une particule, comme un photon, à un endroit donné. La nature en forme d'onde des particules et la nature en forme de particules des vagues ont donné lieu à beaucoup de débats scientifiques et à certaines idées ahurissantes, mais pas de consensus global sur ce que cela signifie réellement.

Dans la théorie quantique, le rayonnement électromagnétique est produit lorsque les particules subatomiques libèrent de l'énergie. Par exemple, un électron dans un atome peut absorber l'énergie, mais il doit éventuellement tomber à un niveau d'énergie inférieur et libérer l'énergie en tant que DME. Selon la façon dont il est observé, ce rayonnement peut apparaître comme une particule ou une onde électromagnétique.

utilise

Une grande partie de la technologie moderne dépend des ondes électromagnétiques. La radio, la télévision, les téléphones portables et Internet reposent sur la transmission de RADEMR de fréquence IO dans l'air, l'espace ou les câbles à fibre optique. Les lasers utilisés pour enregistrer et lire des DVD et des CD audio utilisent des ondes lumineuses pour écrire et lire les disques. Les machines à rayons X sont un outil essentiel en médecine et en sécurité aéroportuaire. En science, notre connaissance de l'univers provient en grande partie de l'analyse de la lumière, des ondes radio et des rayons X à partir d'étoiles et de galaxies lointaines.

dangers

On ne pense pas que les ondes électromagnétiques à faible énergie, telles que les ondes radio, sont nocives. À des énergies plus élevées, cependant, le DME présente des risques. Les rayonnements ionisants, tels que les rayons X et les rayons gamma, peuvent tuer ou endommager les cellules vivantes. Ils peuvent également modifier l'ADN, ce qui peut conduire au cancer. Le risque pour les patients des rayons X médicaux est considéré comme négligeable, mais les radiographes, qui sont exposés régulièrement, portent des tabliers de plomb - que les rayons X ne peuvent pas pénétrer - pour se protéger. La lumière ultraviolette, présente en lumière du soleil, peut provoquer des coups de soleil et peut également provoquer un cancer de la peau si l'exposition est excessive.