Rayonnement électromagnétique

Rayonnement électromagnétique

Définition

Le rayonnement électromagnétique désigne une forme de transfert d'énergie. La lumière visible est un rayonnement électromagnétique, mais ne constitue qu'une petite tranche du large spectre électromagnétique. La propagation de ce rayonnement, d'une ou plusieurs particules, donne lieu à de nombreux phénomènes comme l'atténuation, l'absorption, la diffraction et la réfraction, ledécalage vers le rouge, les interférences, les échos, les parasites électromagnétiques et les effets biologiques.

Le rayonnement électromagnétique peut être décrit de manière corpusculaire comme la propagation de photons (boson vecteur de l'interaction électromagnétique), ou de manière ondulatoire comme une onde électromagnétique. Il se manifeste sous la forme d'unchamp électrique couplé à un champ magnétique.

L'onde électromagnétique et le photon

La lumière désigne un rayonnement électromagnétique visible par l'œil humain. Les ondes radio, les rayons X et γ sont également des rayonnements électromagnétiques.

Du fait de la dualité onde-corpuscule, les rayonnements électromagnétiques peuvent se modéliser de deux manières complémentaires :

• onde électromagnétique : le rayonnement est la propagation d'une variation des champs électriques et magnétiques ; unspectrographe permet de décomposer cette onde en ondes monochromatiques de longueurs d'onde λ et fréquences différentes ν que l'on peut analyser ensuite;
• photon : la mécanique quantique associe à une radiation électromagnétique monochromatique un corpuscule de masse nulle nommé photon dont l'énergie est :

où  est la constante de Planck.

L'impulsion  du photon est égale à .

L'énergie des photons d'une onde électromagnétique se conserve lors de la traversée de différents milieux transparents (par contre, une certaine proportion de photons peut être absorbée).

Dans le vide, le rayonnement électromagnétique, et en particulier la lumière, se déplace à la vitesse de 299 792 458 m/s. Cette vitesse, appelée vitesse de la lumière et notée c, est une des constantes physiques fondamentales.

La longueur d'onde est égale à :

 étant la vitesse de la lumière dans le milieu considéré pour la fréquence ν, avec  ( étant l'indice de réfraction de la lumière monochromatique de fréquence ν dans le milieu considéré).

La constatation, à la fin du xix^e siècle, que la vitesse de la lumière dans le vide ne dépend pas du référentiel a conduit à l'élaboration de la théorie de la relativité restreinte.