Le modèle ondulatoire de la lumière : ondes électromagnétiques

Première générale Spé · Physique-Chimie Spé 1ère

À retenir

• La lumière est une onde électromagnétique qui se propage aussi dans le vide, à c = 3,00 10^8\ ms^-1. • = 1/T (Hz) et = c T = c/ (m). • Dans un milieu d'indice n : v = c/n et _milieu = /n. • La fréquence ne change pas d'un milieu à l'autre : elle caractérise la radiation.

Le cours

1. La lumière, onde électromagnétique La lumière est une onde électromagnétique : la propagation d'un champ électrique et d'un champ magnétique qui oscillent perpendiculairement à la direction de propagation. Contrairement aux ondes mécaniques (son, vagues), elle se propage dans le vide, à la célérité c = 3,00 10^8\ ms^-1. Ce modèle ondulatoire explique la propagation, la dispersion, la diffraction et les interférences de la lumière. 2. Période, fréquence, longueur d'onde Une radiation monochromatique est périodique dans le temps (période T en s, fréquence = 1/T en Hz) et dans l'espace (longueur d'onde en m, distance parcourue pendant une période). = c T = c/ Dans un milieu d'indice n, la vitesse devient v = c/n et la longueur d'onde _milieu = /n, mais la fréquence ne change pas : c'est elle qui caractérise la radiation (et la couleur perçue). Les longueurs d'onde des tableaux sont donc données dans le vide. 3. Méthode 1. Convertir : 1\ nm = 10^-9 m, 1\ MHz = 10^6 Hz, 1\ GHz = 10^9 Hz. 2. Appliquer = c/ ou = c/ en unités SI. 3. Vérifier que redonne bien 3,00 10^8 m/s. Mini-exemple : pour = 500 nm, = 3,00 10^8500 10^-9 = 6,00 10^14 Hz. 4. Attention Une fréquence visible est énorme (de l'ordre de 10^14 à 10^15 Hz) : un résultat de quelques hertz ou de 10^5 Hz signale un oubli de conversion des nanomètres.

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