• Introduction
• L'histoire de la nature de la lumière
  • Introduction
  • Les idées de la théorie corpusculaire
  • Les idées de la théorie ondulatoire
  • Le triomphe de la théorie ondulatoire
  • Conclusion
• La vitesse de la lumière est au coeur des expériences
  • Introduction
  • Romer prouve que la vitesse de la lumière n'est pas infinie
  • Fizeau met en place une ingénieuse expérience
  • Foucault précise la vitesse de la lumière
  • Conclusion
• L'avènement électromagnétique de la lumière
  • Introduction
  • Les débuts de l'électromagnétisme : Ampère et Faraday
  • Maxwell précise la nature électromagnétique de la lumière
  • La théorie électromagnétique de nos jours
  • Conclusion
• Notre mesure de la vitesse de la lumière
  • Introduction
  • Présentation, description du four à micro-ondes
  • Les ondes stationnaires au cœur du four à micro-ondes
  • Notre expérience et notre mesure de la vitesse de la lumière
  • Conclusion
• Conclusion

III.3 La théorie électromagnétique de nos jours

III.3.1 Caractéristiques de l’onde électromagnétique
III.3.2 Utilisation des ondes électromagnétiques
III.3.3 Détermination finale de la vitesse des ondes électromagnétiques et donc de la lumière

e nos jour, cette théorie est évidemment toujours valable, quoique concurrencée par la théorie des quanta de Max Planck développée au début du 20ème siècle. La nature de la lumière est à la fois onde et à la fois particule, en fin de compte, Newton et Huygens avaient tous les deux raison… Dans notre exposé, seule la théorie de l'optique ondulatoire nous intéresse, nous ne divergerons pas dans un contexte de physique quantique, nous resterons sur le model classique amplement suffisant. Nous allons effectuer la synthèse de tout ce qui est connu sur l’onde électromagnétique.

aractéristiques de l’onde électromagnétique

Une onde électromagnétique est une propagation du champ électrique et magnétique et est caractérisée par :

a FRÉQUENCE, c'est le nombre d'oscillations du champ électromagnétique par seconde, (elle est mesurée en Hertz)
a LONGUEUR D'ONDE, c'est, en admettant que le champ électromagnétique se propage à la vitesse de la lumière, la distance entre deux maximas de champ électromagnétique.

n établit entre ces deux valeurs la relation suivante :

Où c représente la vitesse de la lumière, 300 000 Km/s, la lettre grecque "lambda" la longueur d'onde en mètre, et la lettre grecque "nu" la fréquence en Hertz.

ci, est représenté le spectre électromagnétique, c'est-à-dire toutes les ondes électromagnétiques selon leur longueur d’onde. On remarque bien que le spectre visible c'est-à-dire la lumière est dérisoir par rapport à ses homologues (rayon gamma, X, U.V, I.R, micro-ondes, onde radio (hertziennes)). Notre œil peut seulement percevoir les ondes de longueur d’onde située entre 400 et 700 nm. Pour en revenir à la lumière, lorsque celle-ci possède une seule longueur d’onde par exemple 0,57 micromètre on dit que la lumière est monochromatique et ici elle sera jaune. Maintenant, lorsque l’on observe la lumière émise par le soleil, celle-ci est "blanche" c'est-à-dire qu’elle est formée de toutes les couleurs et donc de tout le spectre visible on dit qu’elle est polychromatique.

aintenant grâce à ces découvertes, l’expérience de Newton avec le prisme est complètement mise à jour et expliquée, c’est le phénomène de dispersion totalement lié bien sur à la réfraction de la lumière.

ci, le faisceau de lumière blanche est décomposé par le prisme parce que justement, les différentes radiations lumineuses données par le spectre électromagnétique fait varier l’indice de réfraction sachant que les longueurs d’onde dans le milieu (verre, eau…) varient elles aussi. Ce phénomène est à l’origine des arc en ciel. Ce sont les gouttes d’eau qui jouent le rôle de prisme. En revanche pour un faisceau monochromatique, comme celui-ci, qui possède une seule radiation, il ne sera pas décomposé en plusieurs couleurs.

tilisation des ondes électromagnétiques

es ondes électromagnétiques ont comme particularité de se propager n’importe où à une vitesse très rapide et d’effectuer un transport d’énergie et par conséquent elle peuvent transporter des informations.

armis toute la gamme des ondes électromagnétiques, les ondes radio (ondes hertziennes) sont avec les ondes du spectre visible, les seules à ne pas être arrêtées par l'atmosphère. On sait fabriquer des récepteurs sensibles aux ondes radio, celles qui nous sont envoyées par le soleil mais aussi celles que l'on fabrique avec des antennes et qu'on utilise pour communiquer entre-nous. Dans l’échelle des utilisations indiquée, le four à micro-onde est lui aussi un objet à utilisation domestique qui utilise les ondes électromagnétiques, les micro-ondes, il se pourrait bien qu’il nous soit utile pour effectuer une petite expérience !

étermination finale de la vitesse des ondes électromagnétiques et donc de la lumière

endant tout le 20ème siècle les mesures de la vitesse de la lumière se sont multipliées, la précision joue un rôle extraordinaire. Maintenant que l’on sait que la lumière fait partie de la famille des ondes électromagnétiques se déplaçant toutes à la même vitesse, les physiciens approfondissent les expériences. Ainsi, en 1946, Louis Essen et Albert Gordon-Smith utilisèrent une cavité résonante avec micro-ondes pour obtenir une valeur de 299 792 km/s (± 3 km/s). En 1958, Keith Davy Froome utilisa un interféromètre radio pour obtenir une valeur de 299 792,5 km/s (± 0,1 km/s). Enfin, en 1973, Kenneth M. Evenson et son équipe obtinrent une valeur de 299 792,4587 km/s (± 0,0011 km/s)