📡 Le spectre électromagnétique au quotidien
Ta box wifi et ton four à micro-ondes sont presque jumeaux : même fréquence, 2,4 GHz ! Alors pourquoi l'un réchauffe ta soupe et pas l'autre ? Clique les objets de la maison, regarde-les s'envoler vers leur place sur le spectre, et découvre qui chauffe, qui éclaire… et qui peut abîmer ton ADN.
🧪 Mode d'emploi : règle les curseurs (à droite, ou sous l'animation sur téléphone), lance avec ▶, observe les mesures et relève les 🎯 défis. Le bouton ⛶ agrandit l'animation, idéal sur téléphone à l'horizontale.
Ce que tu vois
- Chaque objet se range sur le spectre selon sa fréquence f : de gauche à droite, f augmente et la longueur d'onde λ = c / f diminue. Une graduation de plus, c'est λ divisée par 1 000 (échelle logarithmique).
- Le panneau « λ comparée à un objet connu » dessine la longueur d'onde à la même échelle qu'un objet familier : 3 m pour la radio FM (presque deux humains), 12,5 cm pour le wifi (un téléphone), moins qu'un atome pour les rayons X.
- La jauge montre l'énergie d'un seul photon, E = h × f. Au-delà de 10 eV environ, un photon peut arracher un électron à un atome : le rayonnement est ionisant (rayons X et γ). Les UV, juste en dessous, cassent déjà des liaisons de l'ADN.
- Le four (900 W) et la box wifi (0,1 W) ont la même fréquence, donc des photons de même énergie : seule la puissance les distingue. L'effet thermique dépend de la puissance et de la distance ; le caractère ionisant dépend de la fréquence.
- Les puissances sont des ordres de grandeur ; c = 3,00 × 108 m/s est la célérité dans le vide, presque la même dans l'air.
Expériences à faire
- Clique la box wifi puis le four à micro-ondes : qu'ont-ils en commun ? Combien de photons par seconde envoie chacun ?
- Pourquoi voit-on à travers la grille de la porte du four alors que les micro-ondes, elles, restent dedans ? Compare λ et la taille des trous (1 à 2 mm).
- Quel est le premier objet de l'étagère dont les photons sont ionisants ? Et l'UV-B, est-il inoffensif pour autant ?
- Avec ✏️ Mon onde, cherche la fréquence d'une onde dont la longueur d'onde est de la taille d'un être humain. Quel appareil l'utilise ?
- Résous l'émetteur mystère : on te donne λ, calcule f = c / λ et retrouve de quel appareil il s'agit.
La physique derrière l'animation
- Une onde électromagnétique se propage dans le vide (et presque dans l'air) à la célérité c = 3,00 × 108 m/s. Sa longueur d'onde vaut λ = c / f (λ en m, f en Hz).
- Domaines : ondes radio (λ > 1 m), micro-ondes (1 mm à 1 m), infrarouge (800 nm à 1 mm), visible (400 à 800 nm), ultraviolet (10 à 400 nm), rayons X (10 pm à 10 nm), rayons γ (λ < 10 pm).
- La lumière est aussi faite de photons. Énergie d'un photon : E = h × f = h × c / λ, avec h = 6,63 × 10−34 J·s (constante de Planck) ; 1 eV = 1,60 × 10−19 J.
- Une source de puissance P émet N = P / E photons par seconde. Les rayonnements dont les photons dépassent environ 10 eV sont ionisants (rayons X, γ) : on s'en protège en limitant la durée d'exposition, en s'éloignant et avec des écrans (plomb, béton).
- Usages : radio et téléphonie (information), wifi et Bluetooth, four à micro-ondes (chauffage), radar (vitesse), infrarouge (télécommande, caméra thermique), visible (éclairage, laser), UV (désinfection), X (radiographie), γ (radiothérapie).
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