Ressources · 3ᵉ · Physique
Fiche de révision : Spectre des ondes électromagnétiques
La lumière blanche décomposée par un prisme ou par les gouttes de pluie ; lumière polychromatique ou monochromatique ; les couleurs du spectre et les filtres colorés ; l’infrarouge et l’ultraviolet, invisibles de part et d’autre du visible ; la famille des ondes électromagnétiques, des ondes radio aux rayons gamma ; leurs utilisations, leurs dangers et comment s’en protéger
Lumière : spectre, infrarouge et ultraviolet
Fiche méthode
(Physique 3ᵉ · Des signaux pour observer et communiquer · La lumière et les ondes électromagnétiques)
La démarche face à une question sur la lumière et les rayonnements
1. Je situe la question : décomposition par un prisme, couleurs et filtres, rayonnement invisible, famille des ondes électromagnétiques, effets et protection.
2. Je repère dans l’énoncé la source (blanche ou laser), les filtres, la place dans le spectre (côté rouge ou côté violet) ou l’utilisation de l’onde.
3. J’applique la règle du cas : ordre du spectre, couleurs communes aux filtres, infrarouge au-delà du rouge, ordre radio → gamma, échelle de l’index UV.
4. Je justifie avec le vocabulaire du cours : dispersion, polychromatique, monochromatique, absorber, laisser passer, invisible, ionisant.
Cas 1 · Prévoir ce que donne un prisme
Réflexe — lumière blanche : bande du rouge au violet ; laser : une seule tache, déviée.
Exemple 1. On éclaire un prisme avec la lumière d’un projecteur de diapositives.
Lumière blanche, polychromatique : un spectre continu, rouge du côté le moins dévié, violet du côté le plus dévié.
Exemple 2. On voit un arc-en-ciel après une averse.
Les gouttes de pluie dispersent la lumière du Soleil, comme des prismes : le Soleil est dans le dos, le rouge à l’extérieur de l’arc principal.
Attention — le prisme sépare les couleurs, il ne les fabrique pas.
Cas 2 · Trouver ce qui sort d’un ou de deux filtres
Réflexe — couleurs qui arrivent, puis couleurs que le filtre laisse passer ; avec deux filtres, les couleurs communes.
Exemple 1. Lumière blanche, puis un filtre qui laisse passer de l’orange au vert.
Il sort l’orange, le jaune et le vert ; le rouge, le bleu et le violet sont absorbés.
Exemple 2. Une lampe qui n’émet que du jaune et du bleu, puis un filtre qui ne laisse passer que le vert et le bleu.
Seule couleur commune : il sort du bleu.
Attention — un filtre n’ajoute jamais de couleur.
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Cas 3 · Reconnaître l’infrarouge et l’ultraviolet
Réflexe — côté rouge et chaleur : infrarouge ; côté violet, bronzage ou fluorescence : ultraviolet.
Exemple 1. Le soir, un mur de pierre resté au soleil chauffe encore la main qu’on en approche, sans briller.
Corps chaud, aucune lumière visible : il émet de l’infrarouge, invisible et qui chauffe.
Exemple 2. Un surligneur brille fortement sous une lampe « à lumière noire ».
La lampe émet de l’ultraviolet ; l’encre fluorescente le rend visible.
Attention — infra = en dessous du rouge, ultra = au-delà du violet.
Cas 4 · Classer une onde électromagnétique
Réflexe — de l’utilisation au domaine, puis à sa place : radio, IR, visible, UV, X, gamma.
Exemple 1. Une balise de détresse d’un bateau envoie sa position à un satellite.
Elle transmet une information sans fil : ondes radio, à la vitesse de la lumière.
Exemple 2. Quel domaine se trouve entre l’ultraviolet et les rayons gamma ?
Les rayons X.
Attention — ultrasons et infrasons sont des sons, pas des ondes électromagnétiques.
Cas 5 · Évaluer un risque et choisir une protection
Réflexe — radio, IR : échauffement ; UV, X, gamma : ADN ; index UV : 0-2, 3-5, 6-7, 8-10, 11 et plus.
Exemple 1. Index UV de 9 annoncé pour un tournoi de foot en plein air.
Risque très élevé (8 à 10) : ombre en milieu de journée, t-shirt, chapeau, lunettes, crème renouvelée.
Exemple 2. Une infirmière de médecine nucléaire prépare une seringue d’un produit radioactif.
Rayons gamma, ionisants : distance (pince), écran de plomb autour de la seringue, temps d’exposition le plus court possible.
Attention — les nuages fins et la neige ne protègent pas : ils laissent passer ou renvoient les UV.
Les pièges
- Croire que le prisme ou le filtre « colore » la lumière : il sépare ou retire des couleurs déjà présentes.
- Inverser les déviations : le rouge est le moins dévié, le violet le plus.
- Placer l’infrarouge du côté du violet ou l’ultraviolet du côté du rouge.
- Ranger les ultrasons parmi les ondes électromagnétiques, ou croire qu’une onde radio va moins vite que la lumière.
- Penser qu’un rayonnement qui chauffe est forcément le plus dangereux pour l’ADN, ou qu’un ciel voilé protège des UV.
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