1. Le Spectre Electromagnétique
Le Spectre Electromagnétique
Présentation
LeSpectre
Electromagnétique
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David Malinvaud
Sr Project Manager
david.malinvaud@gmail.com
DavidMalinvaud
24/03/2014
2. uPartie 1 : présentation du spectre électromagnétique
uElectromagnétisme
Ø Définition
Ø Onde électromagnétiques
Ø Définition
Ø Nature et propagation
Ø Rayonnement
uDéfinition du spectre électromagnétique
Ø Présentation du spectre EM
Ø Déclinaison des ondes électromagnétiques
Ø Cas des radiofréquences
Ø Organisation du spectre (vue reduite)
uPour aller un petit peu plus loin…
uQuestions
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Electromagnétique
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8. uDéfinition du spectre électromagnétique
uPrésentation du spectre EM
Le spectre électromagnétique est constitué de l’ensemble des ondes
électromagnétiques, principalement différenciées par leur longueur d’onde (m)
et l’énergie qu’elles transportent (eV).
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Désignation Bande Longueur d’onde Origine
Tremendously Low
Frequencies
0 Hz à 3 Hz 100.000 km à l’infini Ondes et bruits électromagnétiques
Extremely Low Frequencies 3 Hz à 30
Hz
10.000 km à
100.000 km
Ondes du cerveau humain
Super Low Frequencies 30 Hz à
300 hz
1.000 km à
10.000 km
Ondes électromagnétiques naturelles, ondes
physiologiques humaines, radiocommunications
submaritimes militaires
Ultra Low Frequencies 300 Hz à
3 kHz
100 km à 1.000 km Ondes orages solaires, réseaux électriques
Very Low Frequencies 3 kHz à
30 kHz
10 km à 100 km Radionavigation, radiocommunications
submaritimes militaires, émetteurs de signaux
horaires
Low Frequencies 30 kHz à
300 kHz
1 k à 10 km Radiocommunications maritimes et
submaritimes
Medium Frequencies 300 kHz à
3 MHz
100 m à 1 km Systèmes de navigation, radioamateurs,
radiocommunications maritimes et
aéronautiques
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9. uDéclinaison des ondes électromagnétiques
Les ondes électromagnétiques peuvent être classifiées en plusieurs gammes, différenciées
par leur longueur d’onde et l’énergie qu’elles véhiculent.
Ces gammes correspondent à deux familles de rayonnements :
. Les rayonnements ionisants (RI) : ils sont nocifs pour l’homme s’ils ne sont pas maîtrisés,
comme dans l’imagerie médicale par exemple, et mortels à haute dose ainsi que dans
le cas d’une exposition prolongée. Ils génèrent une ionisation dans la matière vivante.
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Designation Bande Longueur d’onde Emploi
High Frequencies 3 MHz à
30 MHz
10 m à 100 m Radiocommunications militaires et d’ambassade,
transmissions gouvernementales
Ultra High Frequencies 300 MHz à
3 GHz
10 cm à 1 m Transmissions militaires et aéronautiques,
liaisons satellites,, GSM, PCS/DCS, UMTS, Wifi,
Bluetooth, liaisons gouvernementales
Super High Frequencies 3 GHz à
30 GHz
1 cm à 10 cm Systèmes radar, radiodiffusion et télédiffusion
par satellite, Wifi, fours à micro-ondes
Extremely High Frequencies 30 GHz à
300 GHz
1 mm à 1 cm Radioastronomie, expérimentations et
recherches scientifiques, systèmes radar
Tremendously High
Frenquencies
300 GHz à
300 106 THz
1 pm à 1 μm Spectre lumière visible par l’œil humain, Ultra-
violets, rayons X, rayons Gamma
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10. . Les rayonnements non-ionisants (RNI) : ils ne provoquent aucune ionisation dans la
matière vivante même à forte dose.
Nous distinguerons ces gammes d’ondes électromagnétiques comme suit :
uLes rayons cosmiques (RI)
Appelés aussi astroparticules, ce sont des radiations parcourant l’univers, capables de
traverser n’importe quel corps et d’interférer avec l’ADN humain (mutation,
destruction). Leur fréquence est supérieure à 1030 Hz, λ est supérieure à 10-7 μm ;
E = 1020eV.
uLes rayons gamma (RI)
Ces rayons résultent des radiations émises par des éléments radioactifs. Ils sont
hautement chargé d’énergie et traversent aisément la matière. Ils sont dangereux
pour les cellules vivantes. Intervalle λ de 10-7 μm à 10-5 μm ; E = 107eVmax.
uLes rayons X (RI)
Ces rayons sont hautement énergétiques qui peuvent traverser la matière, en étant
cependant moins nocifs que les rayons gamma. On les retrouve dans les domaines de
la médecine (radiographies), et de la sécurité (contrôle des bagages dans le
transport aérien). Intervalle λ de 10-5 μm à 10-2 μm ; E = 2,4.105eVmax.
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DM_EM_PART1&2_24032014
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11. uLes Ultra-violets (RI)
Connus pour être nocifs pour la peau, ces rayons sont énergétiques mais sont stoppés
en partie par la couche d’ozone qui nous préserve de leur dangerosité. On leur doit la
couleur brunâtre de notre peau après une exposition au soleil. Intervalle λ de
10-2 μm à 0,38 μm ; E = 3.103 eVmax.
uLe domaine visible (RNI)
C’est une bande très étroite du spectre électromagnétique visible de l’œil humain.
On y distingue les couleurs de l’arc en ciel. Intervalle λ de 0,38 μm (violet) à 0,78 μm
(rouge) ; E = 3,2 eVmax.
uL’infrarouge (RNI)
C’est le rayonnement qu’émettent tous les corps dont la température est supérieure à
-273°K (dit zéro absolu). On y distingue les couleurs de l’arc en ciel. Intervalle λ de
0,78 μm à 106 nm ; E = 1,6eVmax.
uLes ondes submillimétriques (RNI)
Ces ondes sont aussi référencées sous le vocable Térahertz. Elles sont utilisées dans le
domaine de l’astronomie pour étudier les sources célestes du rayonnement associé.
L’univers étant constitué avant tout de matière froide, celui-ci n’émet pas de lumière
visible, mais des ondes submillimétriques. Analyser ces ondes permet ainsi d’étudier
tous les corps interstellaires, et de cartographier l’univers. Intervalle λ de 0,1 mm
à 1 mm ; E = 0.00414 eVmax.
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13. uOrganisation du spectre (vue réduite)
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INFRAREDAUDIO RADIO WAVES
A B C D E F G H I J K L M
MICROWAVES ULTRAVIOLET X-RAYS
VHF
UHF SHF EHF
RADIO FREQUENCY BANDS
VHF UHF L S C X Ku K Ka millimeter
EW & RADAR BAND DESIGNATIONS
VISIBLE LIGHT
λ
F
100m 10m 10cm 1cm 1mm
NATO
BANDS
OLD
BANDS
10Hz 20KHz 100MHz
1km 1m 1nm 1A°
100GHz 100THz 105THz
FREQUENCY (GHz)
0.03 0.25 0.5 1 2 3 4 6 8 10 20 40 60 100
0.78μm 0.6μm 0.5μm 0.4μm
1μm1mm
Γ-RAYS
RADIOELECTRICAL WAVES
10KHz 300GHz
30KHz 300KHz 3MHz 30MHz 300MHz 3GHz 30GHz
HFMFLFVLF
30km
1m1km10km30km
RESPONSE OF
THE EYE
Very Low Frequencies
(VLF)
Low Frequencies
(LF)
Medium Frequencies
(MF)
High Frequencies
(HF)
Very High Frequencies
(VHF)
Ultra High
Frequencies (UHF)
Super High
Frenquencies (SHF)
Extremely High
Frequencies (EHF)
300GHz
108THz
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14. uPour aller un petit peu plus loin…
Pour les férus, et pour en savoir plus :
uLes équations de Maxwell
Les équations de Maxwell, ou de Maxwell-Lorentz du fait de faire intervenir la force
électromagnétique (Fem) telle qu’elle est définie par Lorentz, gouvernent la propagation
du champ électromagnétique sous forme d’ondes se déplaçant à la vitesse de la lumière
c = 3.108 m/s dans le vide ; la vitesse de propagation dépendant du milieu parcouru
(phénomène de réfraction).
Elles sont au nombre de quatre :
§ Equation de Maxwell-Gauss ; traite des propriétés du champ électrique généré par
des charges électriques.
§ Equation de Maxwell-Faraday ; traite des propriétés d’un champ magnétique induit
par un champ électrique.
§ Maxwell-Ampère ; traite de la création d'un champ magnétique soit par circulation
d'un champ électrique, soit par variation d'un champ électrique dans le même temps.
§ Maxwell-Flux magnétique ; évoque le fait qu'il n'y a pas de sources magnétiques
comparables aux charges électriques dans le cas du champ électrique.
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