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Physique 4ᵉ

Ressources · 4ᵉ · Physique

Fiche de révision : Ondes électromagnétiques

Rappels de 6e et de 5e (sources, propagation rectiligne, lumière et son dans le vide) ; la lumière, une onde électromagnétique ; vitesse de la lumière dans le vide, l’eau et le verre, comparée à celle du son ; calculer une durée ou une distance, mesures par aller-retour ; l’année-lumière ; regarder loin, c’est regarder dans le passé

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benprofparticulier.frPhysique · 4ᵉ

Lumière : vitesse de propagation et année-lumière

Fiche méthode

(Physique 4ᵉ · Des signaux pour observer et communiquer · Vitesse de la lumière)

La démarche pour tout exercice sur la propagation de la lumière

1. Je repère l’émetteur, le récepteur et ce qu’il y a entre eux (vide, matière transparente ou opaque).

2. Je note les données avec leurs unités et je convertis (m, s, m/s ou km, s, km/s).

3. Je calcule avec d = c × t ou t = d ÷ c, en divisant par 2 pour un aller-retour, ou avec 1 a.l. ≈ 9,46 × 10¹² km.

4. Je conclus avec l’unité et je vérifie l’ordre de grandeur.

Le réflexe — la lumière va à environ 300 000 km/s et traverse le vide ; une année-lumière est une distance.

Cas 1 · Dire ce qui passe et suivre la lumière

Réflexe — vide : la lumière seule passe ; matière transparente : les deux ; matière opaque : le son seul. Trajet : source → objet diffusant → œil.

Exemple 1. La nuit, un lampadaire éclaire une boîte aux lettres que regarde Léo.

Lampadaire (source primaire) → boîte aux lettres (objet diffusant) → œil de Léo.

Exemple 2. Entre la Terre et une sonde lointaine, que peut-on échanger ?

Des ondes radio ou de la lumière, qui traversent le vide ; jamais un son.

Attention — les flèches vont vers l’œil : il ne fait que recevoir la lumière.

Cas 2 · Comparer des vitesses

Réflexe — je mets les vitesses dans la même unité avant de les comparer.

Exemple. Classer : la lumière dans l’eau, le son dans l’air, la lumière dans le vide.

En m/s : son 340 = 3,4 × 10² < lumière dans l’eau 2,25 × 10⁸ < lumière dans le vide 3 × 10⁸.

Attention — les ondes radio vont à la même vitesse que la lumière dans le vide.

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Cas 3 · Calculer une durée ou une distance

Réflexe — je convertis, puis d = c × t ou t = d ÷ c ; écho : je divise le trajet par 2.

Exemple 1. Durée du trajet de la lumière sur 2,7 × 10⁹ m.

t = 2,7 × 10⁹ ÷ (3 × 10⁸) = 9 s.

Exemple 2. Un lidar reçoit l’écho 2 × 10⁻⁶ s après l’émission.

Trajet : 3 × 10⁸ × 2 × 10⁻⁶ = 600 m ; obstacle à 300 m.

Attention — km avec m/s : résultat mille fois faux.

Cas 4 · Convertir des années-lumière

Réflexe — a.l. → km : × 9,46 × 10¹² ; km → a.l. : ÷ 9,46 × 10¹².

Exemple. Une étoile à 3 a.l., en km.

3 × 9,46 × 10¹² = 28,38 × 10¹² ≈ 2,84 × 10¹³ km.

Attention — l’année-lumière est une distance, pas une durée.

Cas 5 · Dater la lumière d’un astre

Réflexe — départ de la lumière = date d’observation − N ; événement d’aujourd’hui vu dans N ans.

Exemple. En 2026, on observe une étoile à 31 a.l.

Sa lumière est partie en 2026 − 31 = 1995.

Attention — on voit l’étoile aujourd’hui, mais telle qu’elle était.

Les pièges

  • Croire que le son traverse le vide parce que la lumière le fait.
  • Diviser des km par 3 × 10⁸ m/s : il faut des unités cohérentes.
  • Oublier de diviser par 2 la durée d’un aller-retour.
  • Prendre l’année-lumière pour une durée.

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À propos de cette page
La fiche méthode tient sur deux pages : la démarche en quatre étapes, un cas résolu par partie du cours (trajet de la lumière d’un lampadaire, classement de vitesses, durée de trajet et écho d’un lidar, conversion d’années-lumière en km, date de départ de la lumière d’une étoile) et les pièges, comme oublier de diviser un aller-retour par 2.
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