L’évolution technologique modifie considérablement notre environnement électromagnétique. Certains champs électromagnétiques sont générés de façon volontaire, c’est notamment le cas des transmissions radio. D’autres, au contraire, sont la conséquence indirecte de certaines activités : le transport d’électricité via les lignes à haute tension par exemple, les transports électriques en commun ou encore les utilisations industrielles et domestiques de l’électricité.
LES CHAMPS D’EXTRÊMEMENT BASSES FRÉQUENCES
Au niveau européen, la fréquence du secteur, c’est-à-dire du courant électrique domestique, est de 50 hertz. Cette fréquence est classée comme « extrêmement basse », ou « grave » pour prendre une analogie musicale : on l’entend parfois sous forme d’un ronflement sur des enceintes acoustiques dont le câblage serait mal connecté ou dont l’amplificateur serait mal mis à la terre.
Si les champs magnétiques sont directement mis en œuvre dans le fonctionnement des moteurs et transformateurs électriques, les champs électriques et magnétiques générés dans l’environnement des appareils et des réseaux n’ont pas d’application pratique. L’utilisation d’extrêmement basses fréquences pour la transmission radio est possible mais limitée à des applications très particulières comme la communication avec des sous-marins en plongée.
En pratique, l’utilisation de fréquences plus élevées est beaucoup plus rationnelle pour transmettre une information sans support matériel. Ces champs électromagnétiques de fréquences élevées ont des propriétés d’émission/transmission/réflexion/absorption qu’on peut comparer à celles de phénomènes vibratoires comme les sons. Par analogie, on les appelle d’ailleurs « ondes électromagnétiques » (ou plutôt « ondes radio » dans le langage courant) plutôt que de champs électromagnétiques.
ONDES RADIO ET WI-FI
La transmission d’ondes dont la fréquence est supérieure à une centaine de kilohertz (un kilohertz représente 1 000 hertz) est possible sur de grandes distances. L’émetteur « Grandes Ondes[1] » de France Inter, situé à Allouis au centre de la France, émet sur une fréquence d’environ 164 kHz et couvre tout le territoire. Mais la montée en fréquence confère également d’autres propriétés aux ondes électromagnétiques notamment en termes de portée, de directivité ou d’interactions avec des éléments physiques : ainsi les radioamateurs (utilisant des émetteurs à ondes courtes : bande de fréquence de 3 à 30 MHz) utilisent la réflexion des ondes courtes sur les couches supérieures de l’atmosphère pour communiquer sur de grandes distances, même avec des puissances d’émission faibles.
La quantité d’information que peut transmettre une onde est directement liée à sa fréquence. Ainsi la qualité du son des radios Grandes Ondes (autour de 200 kHz pour les principales radios françaises) est médiocre tandis que celle les radios FM (autour de 100 MHz) est bien meilleure, équivalente à la hi-fi stéréo. La diffusion télévisuelle nécessite de transmettre bien plus d’informations que la radio et fait donc appel à des ondes de fréquences plus élevées, comprises entre 400 et 800 MHz (bande UHF – Ultra High Frequency). En matière de téléphonie mobile si la première génération fonctionnait à 915 MHz, les dernières générations (3G, 4G et plus) utilisent des bandes plus élevées pour offrir davantage de débit. Plus récentes et présentes dans de nombreux foyers, les liaisons Wi-Fi ou Bluetooth travaillent sur des fréquences d’environ 2,4 GHz (gigahertz), soit 2400 MHz.
[1]les termes « grandes ondes », ou « ondes courtes » font référence à la longueur d’onde : les grandes ondes ont une fréquence basse (de l’ordre de 100 à 300 kHz) et grande longueur d’onde (de l’ordre de 1 à 3 km). Pour les ondes courtes, c’est l’inverse.
INFRAROUGES ET ULTRAVIOLETS
Si l’on poursuit encore cette montée en fréquence, les propriétés physiques d’interaction des CEM avec la matière changent encore et le terme consacré par le langage courant est celui de « rayonnement ». Ce n’est cependant pas une règle absolue et par exemple on entend tout autant parler des « ondes lumineuses » que du « rayonnement lumineux ».
Nous abordons ici une gamme de fréquences qui existent également à l’état naturel. Les premiers rayonnements sont les infrarouges, puis la lumière visible, du rouge au violet, puis les ultraviolets. Au-delà se situent les rayonnements ionisants. Le terme « ionisant » indique explicitement que l’énergie portée par ces rayonnements est suffisante pour « casser » directement des molécules ou arracher des électrons aux atomes (et créer ainsi des ions). C’est à ce titre que ces rayonnements sont dangereux pour l’homme car susceptibles de générer des lésions au sein des molécules ADN. La gamme des rayonnements ionisants commence aux ultraviolets, dont la nocivité pour la peau est bien connue.
FOCUS
Qu’est-ce que la fréquence d’une onde ?
La fréquence, exprimée en hertz, désigne le nombre d’oscillations par seconde d’une onde. Par exemple, le « La » d’un diapason correspond à une fréquence sonore de 440 hertz, soit 440 oscillations par seconde.
Qu’est-ce que la longueur d’onde d’une onde ?
La longueur d’onde est la distance parcourue par une onde pendant la durée une oscillation. Elle est donc égale à la vitesse de propagation de l’onde multipliée par cette durée, ou encore la vitesse de propagation divisée par la fréquence.
Par exemple, la longueur d’onde du « La » est égale à 0,77 mètre, valeur obtenue en divisant la vitesse du son dans l’air (340 m/s) par la fréquence du « La » (440 Hz).
La longueur d’onde d’une émission FM à 100 MHz est égale à 3 mètres , valeur obtenue en divisant la vitesse de la lumière (300 000 km/s) par la fréquence (100 MHz, pour la bande FM).
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Qu’est-ce qu’une fréquence ?
- La fréquence, exprimée en hertz, désigne le nombre d’oscillations par seconde d’une onde. Par exemple, le « La » d’un diapason correspond à une fréquence sonore de 440 hertz, soit 440 oscillations par seconde.