Physique-Chimie · 2ème année Bac

Ondes électromagnétiques

1Rappels du cours

Les ondes electromagnetiques et la transmission d'informations

1. Definition

Une onde electromagnetique est une onde qui se propage sans necessiter de support materiel (elle se propage donc aussi dans le vide), contrairement aux ondes mecaniques. Elle resulte de la propagation couplee d'un champ electrique et d'un champ magnetique.

2. Le spectre electromagnetique

Selon leur frequence (ou leur longueur d'onde), les ondes electromagnetiques sont classees en plusieurs domaines : les ondes radio, les micro-ondes, l'infrarouge, la lumiere visible, l'ultraviolet, les rayons X et les rayons gamma, par frequence croissante.

3. Vitesse de propagation et longueur d'onde

Dans le vide (et approximativement dans l'air), toutes les ondes electromagnetiques se propagent a la meme vitesse, appelee celerite de la lumiere :

c = 3 x 10 puissance 8 m/s

La longueur d'onde lambda (en metres) est liee a la frequence f (en hertz) par la relation :

lambda = c / f

4. Transmission d'informations

Pour transmettre une information (son, image, donnees) sur de longues distances, on utilise une onde electromagnetique dite porteuse, de frequence elevee, dont on modifie une caracteristique (amplitude ou frequence) en fonction du signal a transmettre : c'est le principe de la modulation (modulation d'amplitude ou modulation de frequence).

5. Exemple

Une onde radio est emise a une frequence f = 100 MHz (soit 10 puissance 8 Hz).

Sa longueur d'onde dans le vide est : lambda = c / f = (3 x 10 puissance 8) / (10 puissance 8) = 3 m.

3Validation directe — QCM

Chaque question peut avoir une ou plusieurs bonnes réponses. Cochez toutes les propositions qui vous semblent justes. L'ordre des questions et des réponses change à chaque nouvelle tentative.

1. Contrairement aux ondes mecaniques, les ondes electromagnetiques :

2. Quelle est la vitesse de propagation des ondes electromagnetiques dans le vide ?

3. Quelle est la relation entre la longueur d'onde lambda et la frequence f d'une onde electromagnetique ?

4. Dans « Ondes électromagnétiques et modulation d’amplitude », quelle affirmation est exacte ?

5. Dans « Ondes électromagnétiques et modulation d’amplitude », sélectionne toutes les propositions exactes.

6. À propos de « Ondes électromagnétiques et modulation d’amplitude », quelles affirmations sont correctes ?

7. Parmi ces propositions sur « Ondes électromagnétiques et modulation d’amplitude », lesquelles sont exactes ?

8. Dans « Ondes électromagnétiques et modulation d’amplitude », quelle proposition décrit une erreur à éviter ?

9. Une onde électromagnétique peut se propager…

10. Dans le vide, les ondes électromagnétiques se propagent approximativement à…

11. Quelles grandeurs sont reliées par c=λf dans le vide ?

12. Une onde de fréquence 100 MHz dans le vide a une longueur d’onde d’environ…

13. Dans une modulation d’amplitude, quelles affirmations sont exactes ?

14. Le rôle principal d’une porteuse en télécommunication est de…

15. Quelles étapes appartiennent à une chaîne simple de transmission AM ?

16. Dans un signal AM correctement modulé, l’enveloppe du signal permet de retrouver…

17. Pourquoi utilise-t-on une fréquence porteuse élevée par rapport au signal audio ?

18. Une porteuse a fp=1 MHz et un signal modulant fm=5 kHz. Quelles fréquences latérales idéales apparaissent en AM simple ?

19. Quelles affirmations sont exactes pour le spectre d’un signal AM sinusoïdal simple ?

20. La démodulation sert à…

21. Si la fréquence d’une onde électromagnétique double dans le vide, que devient sa longueur d’onde ?

22. Quelles affirmations sont exactes au sujet des ondes électromagnétiques ?

23. Quelle erreur classique faut-il éviter en modulation d’amplitude ?

4Entraînement

Longueur d'onde et frequence des ondes electromagnetiques

Exercice original EduMaroc

On prendra c = 3 x 10 puissance 8 m/s pour la celerite des ondes electromagnetiques dans le vide.

Une onde electromagnetique utilisee pour la television a une frequence f = 150 MHz (soit 150 x 10 puissance 6 Hz). Calculer sa longueur d'onde lambda dans le vide.
Une autre onde electromagnetique a, dans le vide, une longueur d'onde lambda' = 10 m. Calculer sa frequence f'.
Laquelle de ces deux ondes a la frequence la plus elevee ?