Ondes électromagnétiques — Cours Physique Bac PC

Dans le programme du Bac PC

Coefficient 7, à égalité avec les Mathématiques. Ce chapitre précède directement la modulation d'amplitude : il fournit l'onde « porteuse » hertzienne, et relie la lumière visible au reste du spectre électromagnétique.

À l'épreuve

Placer une radiation sur le spectre à partir de sa fréquence ou de sa longueur d'onde (λ = c/f) ; comparer des domaines (radio, micro-ondes, IR, visible, UV, X, γ) ; justifier le choix d'une gamme de fréquences pour une application (radio FM, satellites).

Objectifs d'apprentissage

Justifier qu'une onde électromagnétique se propage dans le vide, à la célérité c
Utiliser λ = c/f dans le vide et v = c/n dans un milieu
Situer un domaine du spectre à partir de f ou de λ
Comparer l'énergie des photons de deux radiations (E = hf)
Relier une application (radio, satellite) à un domaine de fréquences

Notions clés

Propagation

Une onde électromagnétique n'a pas besoin de milieu matériel : elle se propage dans le vide à la célérité

c=3{,}00\times10^{8}\ \text{m/s}

, indépendante de la fréquence. Dans un milieu transparent, sa vitesse est

v=\dfrac{c}{n}

Relation fréquence – longueur d'onde

\lambda=\dfrac{c}{f}

dans le vide. Les hautes fréquences (X,

\gamma

) correspondent à de très petites longueurs d'onde et à des photons très énergétiques ; les basses fréquences (ondes radio) à de grandes

\lambda

Spectre électromagnétique

Par fréquence croissante : ondes radio, micro-ondes, infrarouge, lumière visible (

\lambda\approx 400

800\ \text{nm}

), ultraviolet, rayons X, rayons

\gamma

. Toutes de même nature, seule la fréquence change.

Erreurs fréquentes

Dire qu'une onde EM a besoin d'un milieu pour se propager : elle se propage dans le vide (lumière des étoiles).

Utiliser v = 340 m/s (le son) pour une onde radio : les ondes EM vont à c = 3,0 × 10⁸ m/s.

Confondre grande fréquence et grande longueur d'onde : elles varient en sens inverse (λ = c/f).

Exemple corrigé

Énoncé

Une station FM émet à

f=100\ \text{MHz}

. Calculer la longueur d'onde de la porteuse dans le vide. À quel domaine appartient une onde de longueur d'onde

\lambda=3{,}0\ \text{cm}

Correction

Longueur d'onde FM.

\lambda=\dfrac{c}{f}=\dfrac{3{,}0\times10^{8}}{100\times10^{6}}=3{,}0\ \text{m}

: domaine des ondes radio (VHF).

Onde de 3 cm.

f=\dfrac{c}{\lambda}=\dfrac{3{,}0\times10^{8}}{3{,}0\times10^{-2}}=1{,}0\times10^{10}\ \text{Hz}=10\ \text{GHz}

: domaine des micro-ondes (radar, satellites).

Le cours, puis l'entraînement.

Orka génère des exercices et des examens blancs corrigés sur le programme de Physique-Chimie du Bac PC, avec un suivi de ta progression chapitre par chapitre (selon les limites de ton offre).

Continue gratuitement sur Orka

3 exercices pour t'entraîner

Exercice 1

Facile

Calculer la fréquence d'une lumière visible de longueur d'onde

\lambda=600\ \text{nm}

Voir la correction

f=\dfrac{c}{\lambda}=\dfrac{3{,}0\times10^{8}}{600\times10^{-9}}=5{,}0\times10^{14}\ \text{Hz}

Exercice 2

Moyen

Un signal met

0{,}25\ \text{s}

pour l'aller-retour Terre–satellite géostationnaire. En déduire l'altitude approximative du satellite.

Voir la correction

Aller-retour :

d=c\,\Delta t=3{,}0\times10^{8}\times0{,}25=7{,}5\times10^{7}\ \text{m}

. Aller simple :

\dfrac{d}{2}\approx3{,}8\times10^{7}\ \text{m}\approx3{,}8\times10^{4}\ \text{km}

(ordre de grandeur de l'orbite géostationnaire, ≈ 36 000 km).

Exercice 3

Difficile

Classer par énergie de photon croissante : une onde radio (1 MHz), une lumière rouge (4,5 × 10¹⁴ Hz), un rayon X (3 × 10¹⁸ Hz). Justifier.

Voir la correction

L'énergie d'un photon croît avec la fréquence (

E=hf

). Par fréquence croissante : onde radio (

10^{6}\ \text{Hz}

)

<

lumière rouge (

4{,}5\times10^{14}\ \text{Hz}

)

<

rayon X (

3\times10^{18}\ \text{Hz}

) : c'est l'ordre des énergies de photon.

Va plus loin sur ce chapitre

50+ exercices interactifs sur ce chapitre

Générés et corrigés étape par étape par l’IA, à ton niveau.

Connexion requise

Quiz IA adaptatif

Questions qui s’ajustent automatiquement à tes réussites et erreurs.

Connexion requise

Corrigés d’annales sur ce chapitre

Sujets d’examens nationaux et régionaux déjà tombés.

Connexion requise

Plan de révision personnalisé

Priorise ce chapitre selon ta progression réelle sur toute la filière.

Premium

Flashcards du chapitre

Formules et définitions clés en mode révision rapide.

Premium

Tuteur IA en Darija

Pose tes questions sur ce chapitre et obtiens une explication immédiate.

Premium

Questions fréquentes

Une onde électromagnétique a-t-elle besoin d'un milieu ?

Non. Contrairement aux ondes mécaniques, elle se propage dans le vide (la lumière du Soleil nous parvient ainsi), à la célérité c = 3,0 × 10⁸ m/s.

Lumière visible et ondes radio, même nature ?

Oui : ce sont toutes deux des ondes électromagnétiques, qui ne diffèrent que par la fréquence (donc la longueur d'onde et l'énergie des photons).

Comment placer une radiation sur le spectre ?

On calcule λ = c/f (ou f = c/λ) puis on compare aux bornes des domaines : radio (λ > ~1 m), micro-ondes (mm–m), IR, visible (400–800 nm), UV, X, γ.