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16.1 : Prélude aux ondes électromagnétiques

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    Notre vision des objets dans le ciel la nuit, l'éclat chaud du soleil, la piqûre des coups de soleil, nos conversations téléphoniques et les rayons X révélant un os cassé, tout cela nous est transmis par les ondes électromagnétiques. Il serait difficile de surestimer l'importance pratique des ondes électromagnétiques, en raison de leur rôle dans la vision, de leurs innombrables applications technologiques et de leur capacité à transporter l'énergie du Soleil dans l'espace pour soutenir la vie et presque toutes ses activités sur Terre.

    La photo montre une comète avec une queue.
    Figure\(\PageIndex{16}\) : La pression solaire prédite par les équations de Maxwell a contribué à la formation de la queue de la comète McNaught. (crédit : modification de l'œuvre de Sebastian Deiries — ESO)

    La théorie a prédit le phénomène général des ondes électromagnétiques avant que quiconque ne réalise que la lumière est une forme d'onde électromagnétique. Au milieu du XIXe siècle, James Clerk Maxwell a formulé une théorie unique combinant tous les effets électriques et magnétiques connus à cette époque. Les équations de Maxwell, résumant cette théorie, prédisaient l'existence d'ondes électromagnétiques se déplaçant à la vitesse de la lumière. Sa théorie a également prédit le comportement de ces ondes et la façon dont elles transportent à la fois de l'énergie et de l'élan. Les queues de comètes, comme la comète McNaught sur la Figure 16.1, en fournissent un exemple spectaculaire. L'énergie transportée par la lumière du soleil réchauffe la comète pour libérer de la poussière et du gaz. L'impulsion portée par la lumière exerce une faible force qui façonne la poussière en une queue du type de celle que l'on voit ici. Le flux de particules émis par le Soleil, appelé vent solaire, produit généralement une deuxième queue supplémentaire, comme décrit en détail dans ce chapitre.

    Dans ce chapitre, nous expliquons la théorie de Maxwell et montrons comment elle conduit à sa prédiction des ondes électromagnétiques. Nous utilisons sa théorie pour examiner ce que sont les ondes électromagnétiques, comment elles sont produites et comment elles transportent l'énergie et la quantité de mouvement. Nous concluons en résumant certaines des nombreuses applications pratiques des ondes électromagnétiques.