Longeur d'onde d'une onde électromagnétique

[invite1c471f87]

Bonjour,


Un champ électromagnétique peut-il être vu comme une zone d’ « influence » à distance autour d’une charge ? Les charges placées dans ce champs seraient caractérisées par de l’énergie potentielle de par les forces d'attraction et la répulsion entre les charges.

Ce potentiel serait la valeur du champ électromagnétique en un point.

On dit qu’une onde électromagnétique est une « vibration » du champ électromagnétique, mais alors qu’est-ce que cette vibration ? (les ondes électromagnétiques ne font pas vibrer un support à la différence des ondes mécaniques).

Cette vibration serait-elle la fluctuation des valeurs du champ électromagnétique en ses points ? (la valeur qui mesure l’énergie potentielle)

Dans une onde mécanique, la longueur d’onde mesure la distance spatiale entre 2 sommets par exemple. Qu’en est-il dans une onde électromagnétique ?

Si l’onde électromagnétique mesure des fluctuations de valeurs, je ne comprends pas ce que serait cette « distance spatiale » entre deux sommets de l’onde. A un instant t, j'ai telle valeur, à t+1 tele autre valeur, à T+2, etc.

Pourtant, la longueur d’onde d’une onde électromagnétique est donne par c / v (v=fréquence) et s’exprime et nm….

On voit bien sûr que plus la fréquence n’est grande, plus la longueur d’onde est courte.

Mais, ce qui me chiffonne c’est l’expression spatiale de cette mesure. Si l’onde électromagnétique est constituée par les fluctuations des valeurs d’un champ électromagnétique, je ne vois pas ce que mesure « physiquement », « spatialement », la longueur d’onde de celle-ci…

Sauf à considérer que dans un temps donné les valeurs des points du champ se modifient de proches en proches, créant comme cela la propagation de l’onde sur une certaine distance…

Dans ce cas, la longueur d’onde d’une onde électromagnétique mesurerait la distance spatiale parcourue par celle-ci durant « un cycle » compte tenu du fait que toutes les ondes électromagnétiques se déplacent à la même vitesse mais à des fréquence lumineuse.

Je ne suis pas scientifique mais cette question me turlupine depuis longtemps...

Merci.

Bien à vous
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[invite1062ebaf]

Bonjour Goldo6,

Je me pose un peu les même question que vous, est-ce que dans les réponses il pourrait y avoir aussi l'explication sur l'amplitude de l'onde.

Merci.

[invite1c471f87]

Bonjour


Au vu de différents sites de vulgarisation, je pense avoir mis le doigt sur la réponse.

Une onde électromagnétique serait la fluctuation des valeurs du champ. C’est cette fluctuation qui est ondulatoire.

Si dans un intervalle de temps donné, il y a beaucoup de fluctuations (valeur nulle, sommet, valeur nulle, valeur négative, valeur nulle, sommet), le nombre de cycles sera élevé. On dira que la fréquence est élevée. La fréquence mesure le nombre de cycle par unité de temps.

Or on sait que les ondes électromagnétiques progressent tous dans l’espace à la même vitesse, la vitesse de la lumière ( c ) , soit 300.000 km / s.

En une seconde, l’onde aura donc parcouru 300.000 km.

En connaissant la fréquence d’une onde magnétique donnée, on sait aussi qu’en une seconde cette onde aura connu X cycles.

On a donc une correspondance entre 300.000 km et X cycles : En X cycles l’one aura parcouru 300.000 Km.

Donc en un cycle, l’onde aura parcouru telle ou telle distance (300000 / X). On a donc la distance correspondant à la longueur d’onde. Plus cette distance est courte, plus la fréquence est haute.

Pour une onde électromagnétique, la fréquence et la longueur d’onde exprime la même chose mais l’une temporellement, l’autre spatialement.

On peut par exemple imaginer un rayon de lumière partant d’un corps et se dire que lorsque ce rayon aura parcouru 1 nm, l’onde électromagnétique qui le constitue aura connu autant ou autant de cycles…


Bien à vous,

[invite1062ebaf]

Effectivement il me semble aussi que l'onde électromagnétique vient bien de la fluctuation du champ.
Mais c'est cette fluctuation du champ que je ne comprend pas vraiment justement.
Pour la lumière on a donc des photons, quels rôle jouent t-ils exactement dans cette fluctuation du champs ?
Pendant un temps je pensais (croyais) que cette fluctuation du champ électromagnétique était dû à l'onde de probabilité des photons (je ne suis pas sûr du terme exacte, en gros le comportement ondulatoire d'une particule) et l'amplitude dû au nombre de photons. Mais j'ai peur de mettre un peu emmêlé les pinces et du coup je ne m'y retrouve plus vraiment . Je pense que ma compréhension de la chose est biaisé

[A voir en vidéo sur Futura]

[invite6dffde4c]

Bonjour.
Je n'aime pas le terme "fluctuation" car il m'évoque du hasard, des choses désordonnées. Comme l'eau agitée. Par contre je préfère les variations, les oscillations, comme pour les vagues dans l'eau.

Les charges ne produisent pas du champ électromagnétique mais du champ électrostatique. Seules les charges qui subissent des accélérations énormes, produisent des ondes électromagnétiques.

Les relations que vous avez trouvées sont correctes. La longueur d'onde (la distance entre deux crêtes est bien la vitesse (300 000 km/s) divisé par la fréquence (le nombre de cycles par seconde que l'on appelle désormais des Hertz).

La longueur d'onde s'exprime en mètres en dans les multiples et sous-multiples du mètre. La longueur d'onde de France Inter en grandes ondes est de 2 km, celle de la lumière verte 550 nm, et celle des rayons X de 10 nm à 0,01 nm.

Vous pouvez lire quelques explications dans ce chapitre:
http://forums.futura-sciences.com/at...n-ondes7-a.pdf
Vous pouvez sauter les calculs et vous limiter au "baratin".

Au revoir.

[Bruno]

Bonjour,

Je n'ai rien compris à votre charabia et me suis arrêté au 2eme paragraphe: un champ n'est pas une zone de l'espace, les champs EM existent en l'absence de charge et un potentiel n'est pas un champ EM (le champ E d'une onde EM ne dérive même pas d'un potentiel).

[Nicophil]

Bonjour,
C'est vraiment pas mal, goldo6.

Mais, ce qui me chiffonne c’est l’expression spatiale de cette mesure.
je ne vois pas ce que mesure « physiquement », « spatialement », la longueur d’onde de celle-ci… Sauf à considérer que dans un temps donné les valeurs des points du champ se modifient de proche en proche, créant comme cela la propagation de l’onde sur une certaine distance.

Oui oui c'est bien ça, d'où l'image de l'onde dans un champ. Qu'est-ce qui te gênait?

[invite1c471f87]

Ce que vous appelez charabia était une question. C'est probablement parce que vous n'avez pas lu que vous n'avez pas vu points d'interrogation.

Je vois que les trois autres personnes ont totalement compris le sens des mes propos....

Bien sûr je ne suis pas étudiant ingénieur civil. J'essaye simplement de me renseigner par moi-même.

Wikipedia vaut ce qu'il vaut, mais vous pouvez toujours faire corriger l'article :

"En physique, on désigne par champ électrique un champ créé par des particules électriquement chargées. Un tel champ permet de déterminer en tout point de l'espace la force électrique exercée à distance par ces charges. Dans le cas de charges fixes dans le référentiel d'étude, le champ électrique est appelé champ électrostatique. Lorsque les charges sont en mouvement dans ce référentiel, il faut y ajouter un champ électrique induit dû aux déplacements des charges pour obtenir le champ électrique complet". (http://fr.wikipedia.org/wiki/Champ_%C3%A9lectrique)

Je n'ai pas dit que le champs était de l'espace mais j'ai demandé si on pouvait voir le champ comme une zone d'influence. Or je vois que : "(...) Un tel champ permet de déterminer en tout point de l'espace la force (...)". Les propos qui sous-tendent mes questions peuvent être erronés mais, je ne crois pas qu'il s'agisse de charabia, les réponses en témoignent.

Bien à vous,

[Bruno]

Re,

Comme l'écrit Wikipédia, un champ est une quantité définie en tout point de l'espace, ce qui est différent d'une zone ou région de l'espace comme le serait un plan ou une boule. Le champ électrique, ça vient d'une interaction dont la portée est infinie, on pourrait donc, au mieux, associer à un champ E une certaine zone de l'espace en-dehors de laquelle E est inférieur à une limite arbitraire. Mais pas voir le champ comme une zone, les concepts sont distincts.

[arrial]

Salut,

Un champ électromagnétique peut-il être vu comme une zone d’ « influence » à distance autour d’une charge ? Les charges placées dans ce champs seraient caractérisées par de l’énergie potentielle de par les forces d'attraction et la répulsion entre les charges.

Non : une onde électromagnétique ne contient ni charge ni masse !!

En un endroit [antenne], on génère un champ variable, soit électrique, soit magnétique.
La propagation résulte, en accord avec les équations de Maxwell, des champs en dérivant, selon [dans le vide]
> ∇↑ ∧ E↑ = - dB↑/dt
> ∇↑ ∧ B↑ = μ○.ε○.dE↑/dt
C'est à partir de cette équation que c'établit l'équation différentielle de propagation de l'onde plane monochromatique [le rotationnel du rotationnel étant égal au gradient de la divergence moins le laplacien, sauf erreur].

Ce potentiel serait la valeur du champ électromagnétique en un point.

Ah ben que non !!
Les champs dérivent généralement des potentiels, et ne sont donc pas homogènes ...

On dit qu’une onde électromagnétique est une « vibration » du champ électromagnétique, mais alors qu’est-ce que cette vibration ? (les ondes électromagnétiques ne font pas vibrer un support à la différence des ondes mécaniques).

"Vibration" ne signifie que phénomène sinusoïdal.
Une OEM peut faire vibrer une lame métallique : semblerait que tu manques de bases ? ou bien ...

Cette vibration serait-elle la fluctuation des valeurs du champ électromagnétique en ses points ? (la valeur qui mesure l’énergie potentielle)

Dans une onde mécanique, la longueur d’onde mesure la distance spatiale entre 2 sommets par exemple. Qu’en est-il dans une onde électromagnétique ?

Non : encore une fois, il y a confusion.
L'énergie est une fonction scalaire, quadratique de l'amplitude du champ vectoriel.

La notion de longueur d'onde exprime simplement que le champ est une fonction doublement périodique, du temps et de l'espace. Pour une onde monochromatique, l'amplitude du champ est de la forme

S(x,t) = S○.cos(ω.t - k.x + φ) = = S○.cos(2π.(t/T - x/λ) + φ)
Donc, au même titre que T [s], appelée "période" est la période temporelle, λ [m], appelée "longueur d'onde", est la période spatiale.

Je ne suis pas scientifique mais cette question me turlupine depuis longtemps...

c'est probablement, je le crains, là que se situe le problème ;o)



Cordialement.

[invite1c471f87]

Merci à tous pour vos réponses.

[Nicophil]

Une OEM peut faire vibrer une lame métallique : semblerait que tu manques de bases ? ou bien ...

Comment ça?

[invite473b98a4]

Bonjour,

Je n'ai rien compris à votre charabia et me suis arrêté au 2eme paragraphe: un champ n'est pas une zone de l'espace, les champs EM existent en l'absence de charge et un potentiel n'est pas un champ EM (le champ E d'une onde EM ne dérive même pas d'un potentiel).

C'est assez faux en réalité.
1) on peut formuler l'électrodynamique classique en se passant de champs électromagnétiques, cad qu'ils ne deviennent que des intermédiaires (de calcul sans réalité physique) pour les interactions entre charges. => théorie des absorbeurs de feynman-wheeler.

2)Le champ EM d'une onde EM se retrouve grâce au potentiel vecteur dont il dérive bien.

D'ailleurs le quadri potentiel est lui même un champ EM.

goldo6:
les relations que tu exprimes peut-être un peu longuement avec tes mots sont des relations qui concernent toutes les ondes, mais c'est intéressant comme compréhension, car c'est assez juste et presque personne ne fait la démarche de comprendre ce qui relie réellement la longueur d'onde à la vitesse de phase (car c'est ce que tu as décrit sans le savoir).

Il y a une autre partie dans tes interrogations. Oublions l'histoire de Feynman et wheeler dont je viens de parler, les ondes électromagnétiques peuvent bien être vu comme des perturbations du champ EM si on veut, dont l'origine est l'accélération des charges. On dispose classiquement de deux visions stricement équivalentes, et pas si discociables finalement.
On peut imaginer que le champ électromagnétique en un point donné est la somme des champs électriques produits par des potentiels dit "retardés", car cesont les potentiels des charges accélérées (ou non) à des distances d=ct, qui arrivent au point considéré, on applique ensuite les équations de maxwell au point voulu et on peut retrouver le champ E et B.
On peut aussi trouver une équation de propagation pour E et B grâce aux équations de maxwell et considérer une première variation du champ provoquée par un courant variable.
Les deux sont équivalentes car le potentiel vecteur a l'origine du champ E et B de l'onde obéit lui aussi à la même équation de propagation et le postulat selon lequel il se déplace à c ne vient pas de nulle part.

[Bruno]

1) on peut formuler l'électrodynamique classique en se passant de champs électromagnétiques, cad qu'ils ne deviennent que des intermédiaires (de calcul sans réalité physique) pour les interactions entre charges. => théorie des absorbeurs de feynman-wheeler.

Je n'ai pas dit que les champs EM étaient indispensables, mais à partir du moment où on les utilise, leur existence n'est pas conditionnée par la présence d'une charge. Les potentiels retardés que tu cites le montrent très bien.

2)Le champ EM d'une onde EM se retrouve grâce au potentiel vecteur dont il dérive bien.

Le potentiel vecteur n'est pas un potentiel au sens où B serait le gradient d'une fonction scalaire. La présence d'un B non constant dans les éq de Maxwell rend le champ E non conservatif, donc ça ne sert à rien d'aller chercher un potentiel V(x,y,z).

[f6bes]

Bjr A RRIAL,
Dist "tout cru"...."..Une OEM peut faire vibrer une lame métallique : semblerait que tu manques de bases ? ou bien ..."
ça ne signifie RIEN. Mais comme t'as employer le verbe " pouvoir"...reste à savoir ce qu'il faut EN PLUS... pour ...pouvoir !
Bonne jounrnée

[invite473b98a4]

Je n'ai pas dit que les champs EM étaient indispensables, mais à partir du moment où on les utilise, leur existence n'est pas conditionnée par la présence d'une charge. Les potentiels retardés que tu cites le montrent très bien.

Je vois ce que tu veux dire, mais justement on pourrait interpréter ta phrase autrement car les potentiels retardés ont justement besoin de charges et d'un temps de propagation fini impliqué par la RR.

Le potentiel vecteur n'est pas un potentiel au sens où B serait le gradient d'une fonction scalaire. La présence d'un B non constant dans les éq de Maxwell rend le champ E non conservatif, donc ça ne sert à rien d'aller chercher un potentiel V(x,y,z).

On peut avoir localement un E dérivant de A sans B, dans le cas de deux ondes planes se rencontrant pour former une onde stationnaire par exemple, les ventres de E sont des noeuds de B.
Tu as parlé de potentiel, pas de potentiel conservatif, c'est vrai pour un potentiel conservatif, mais ça n'est pas très correct de voir les deux potentiels dissociés, ils forment un vecteur dans l'espace de minkowsky. On pourrait les voir dissociés mais ils sont en réalité aussi duaux que E et B. Si dans une situation on a qu'un potentiel coulombien, il suffit d'effectuer un changement de repère galiléen pour voir apparaitre un potentiel vecteur dépendant du potentiel coulombien dans le premier repère, et changer la valeur du potentiel coulombien, la réciproque est vraie également.