Les différents types d’ondes
Bien que suivant toutes le principe du « transport d’énergie sans transport de matière », les ondes constituent une vaste famille à l’intérieur de laquelle se distinguent des catégories aux propriétés physiques variées.
Il existe en particulier deux grands types d’onde : les ondes mécaniques, dont la propagation dépend du passage à travers la matière ; et les ondes électromagnétiques qui n’ont pas besoin de support matériel pour se propager.
A l’autre bout de l’échelle, pincer un élastique tendu le fait vibrer, générant des ondes mécaniques qui traversent le caoutchouc.
Encore plus universel : le son est une onde produite par la vibration mécanique d’un matériau et qui traverse l’air ou l’eau. Ces ondes dites acoustiques sont particulièrement faciles à utiliser et à ajuster ou à «moduler » : si l’on parle, crie ou chuchote dans une direction ou une autre, – chaque changement modifiera la longueur, l’amplitude de l’onde et la fréquence du son émis.
Les ondes électromagnétiques (OEM)
Les ondes électromagnétiques (également connues sous le terme Champs Électromagnétiques ou OEM) forment une catégorie tout aussi variée, que l’on peut répertorier par bandes de fréquences : on parle de « spectre » électromagnétique. Celui-ci s’étend des plus basses fréquences (celles des lignes électriques, par exemple) jusqu’au plus hautes (UV, rayons X, rayons gamma). Entre les deux, on trouve les ondes radio (ou radiofréquences), des ondes naturellement présentes et utilisées dans les communications et, bien sûr, par la lumière : tout ce que notre œil voit est transmis par des OEM dont la fréquence correspond à la bande « visible » du spectre.
Qu’est-ce qui distinguent les OEM des ondes acoustiques ? Les OEM n’ont besoin d’aucun support pour se déplacer à très grande vitesse sur d’immenses distances (comme la lumière qui nous vient des étoiles), pour franchir le vide ou traverser certains matériaux.
Ne pas confondre rayonnements ionisants et non-ionisants
La fréquence d’une onde est aussi le reflet de la quantité d’énergie qu’elle peut transporter. Aux fréquences très élevées, c’est-à-dire bien supérieures au spectre visible, cette quantité d’énergie est si importante qu’elle est capable de modifier la structure de la matière traversée : par exemple, altérer une molécule, libérer un électron d’un atome et le transformer en un ion. Cette catégorie d’ondes connue sous le nom de « rayonnements ionisants » présente un risque pour la santé en cas d’exposition prolongée.
C’est la raison pour laquelle il est déconseillé de passer trop de temps dans les cabines de bronzage à ultra-violets, tandis que les opérateurs d’imagerie médicale s’abritent des rayons X derrière des écrans et tabliers en plomb. A l’inverse, toutes les ondes situées en-dessous du spectre visible (et notamment les ondes radio) ne transportent pas assez d’énergie pour casser une liaison atomique ou moléculaire.
De nombreux usages
Les différentes bandes de fréquences ont chacune leurs applications, dont voici quelques exemples.
Les basses et très basses fréquences (en dessous de 50 KHz) sont utilisées dans certaines communications sous-marines (hydrophone), ou bien encore les détecteurs de métaux, et sont émises par les lignes de transport de l’électricité.
D’environ 100 KHz à 300 GHz, les radiofréquences forment la bande de spectre privilégiée pour les télécommunications : radio, télévision, radar, téléphonie sans fil, téléphonie mobile, wifi, mais aussi pour la communication des objets entre eux (alarme télésurveillance, éclairages, objets connectés de santé…) Toutes ces fréquences appartiennent aux ondes non ionisantes.
Quant aux ondes infra-rouges, elles sont utilisées dans les télécommandes, par des équipements de vision nocturne ou bien encore des dispositifs de chauffages comme les lampes des couveuses d’élevage.
En respectant des règles de sécurité précises, les rayonnements ionisants ont également leur utilité. Ainsi les ultra-violets sont à la base d’appareils aussi divers que les cabines de bronzage, les détecteurs de faux billets de banque ou encore certains dispositifs de séquençage de l’ADN. Les rayons X servent en radioscopie médicale mais aussi pour la sécurité des lieux publics (scanner à bagages) ainsi que dans l’industrie, notamment pour le contrôle des pièces de métallurgie. Les rayons gamma, enfin, ont plusieurs applications médicales à visée diagnostic (scintigraphie) ou thérapeutique (radiothérapie).
