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Comment ça marche ?
Radio-club F6KRK.

L es ondes hertziennes

Dans le dernier "Comment ça marche ?" nous avons vu qu'une propriété importante
de l'électromagnétisme était de pouvoir se propager à grande distance. Nous parlons
alors de "rayonnement électromagnétique", phénomène dans lequel s'insèrent
les ondes hertziennes.

Rayonnement électromagnétique. Figure n° 1
Le rayonnement électromagnétique est transporté par le pho-
ton, particule dépourvue de masse. Le photon est le boson
associé à la force électromagnétique. En mécanique ondula-
toire, il est décrit sous la forme d'une onde électromagné-
tique correspondant à la propagation d'un champ électroma-
gnétique décomposable mathématiquement en un champ
magnétique et un champ électrique. Leurs vecteurs sont en
phase et perpendiculaires entre eux, caractéristiques d'une
onde plane.

Onde électromagnétique.
Elle se propage à une vitesse (v) qui dépend de l'indice de
réfraction (n) du milieu de propagation selon la loi : v = c /n
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(c = 3.10 m/s). Dans le vide et dans l'air, v = c car n = 1.
La longueur d'onde est la distance en mètres pour laquelle les
vecteurs champs E et H retrouvent leurs mêmes amplitudes
et mêmes directions. Elle est égale à v / F, F étant la fréquence
de l'onde en hertz et v la vitesse de propagation en m/s.
L'onde électromagnétique est relativiste, c'est-à-dire qu'elle
obéit au postulat d'Einstein : la vitesse de la lumière (donc de
l'onde E-M) dans le vide est la même pour tous les observa-
teurs et elle est indépendante du mouvement de la source qui
l’a émise. Une conséquence observable par tous les radioa- magnétique à partir d'un courant sinusoïdal stationnaire (CW)
mateurs est l'effet Doppler-Fizeau : si la source et l'observateur à la fréquence F.
(un satellite et une station au sol, par exemple), s'éloignent ou Loin de la source, l'onde hertzienne est une onde plane, c'est-
se rapprochent l'un de l'autre, l'onde électromagnétique subit à-dire que l'énergie qu'elle transporte est contenue dans un
une compression (rapprochement) ou une expansion (éloi- plan perpendiculaire à la direction de propagation. Par
gnement). En vertu d'un autre postulat de la physique relativiste ailleurs, ses propriétés électriques et magnétiques sont por-
qui dit que la description des phénomènes physique est indé- tées par deux vecteurs en quadrature dans le plan de l'onde.
pendante du repère de coordonnées dans lequel on les L'énergie par unité de surface est obtenue par le calcul du
observe, la longueur (longueur d'onde) et le temps (la fré- vecteur de Poynting. L'onde hertzienne est polarisée. L'angle
quence) ne seront pas les mêmes pour la source et l'observateur. de polarisation est l'angle entre la direction du vecteur E et un
Ainsi, pour une liaison à 145 MHz entre la station ISS et une plan de référence choisi par convention (le sol au point d'ob-
station au sol, l'écart entre F(émission) et F(réception) peut servation pour un environnement terrestre). Si cet angle est
atteindre 2 kHz (1) . constant en fonction de la propagation, nous avons une pola-
risation linéaire et s'il varie en synchronisme avec la longueur
Spectre électromagnétique. d'onde, nous avons une polarisation elliptique (dont la polari-
Le spectre électromagnétique regroupe les ondes électroma- sation circulaire est un cas particulier). La polarisation sera
gnétiques en fonction de leur longueur d'onde h qui peut aller traitée en détail dans un prochain "comment ça marche".
de milliers de km (TBF) à des fractions de pico-mètre (rayons Voir un résumé graphique sur la figure 2.
gamma). Nous avons sur la figure 1 l'ensemble du spectre
électromagnétique (dans le vide). 1SPQBHBUJPO EF M POEF IFSU[JFOOF
Dans un milieu diélectrique parfait, l'onde se propage sans
Ondes hertziennes. amortissement (sans perte d'énergie). Elle ne pénètre pas
Ce sont les ondes radioélectriques. Elles sont le résultat de la dans un milieu conducteur parfait. Dans un milieu semi
génération d'un rayonnement électromagnétique par un conducteur comme le sol, l'onde pénètre à une profondeur
déplacement alternatif de charges dans un milieu conduc- dépendant de la conductivité du milieu, en s'amortissant se-
teur. Leur étude suppose la production d'un champ électro- lon une loi exponentielle (2) .

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