How big is Longueur d'onde des micro-ondes?

Les micro-ondes sont des ondes radio situées à l'extrémité haute fréquence du spectre radioélectrique, avec des longueurs d'onde d'environ 1 millimètre à 1 mètre. L'explorateur montre une micro-onde d'une longueur d'onde de 1 centimètre. C'est 10 fois la longueur d'onde la plus courte des micro-ondes et un centième de la plus longue, vers l'extrémité courte de la bande.

Longueur d'onde

Comme la lumière, les micro-ondes sont des ondes électromagnétiques : des ondes d'énergie électrique et magnétique qui se déplacent ensemble dans l'espace. La longueur d'onde d'une onde est la distance entre deux crêtes successives. Sa fréquence est le nombre de crêtes qui passent par un point chaque seconde, mesuré en hertz. Plus la longueur d'onde est courte, plus la fréquence est élevée.

Une micro-onde de 1 centimètre a une fréquence d'environ 30 gigahertz, ce qui représente environ 30 milliards de crêtes passant par un point chaque seconde. L'Occupational Safety and Health Administration (OSHA), l'agence américaine de sécurité au travail, définit les micro-ondes comme des fréquences allant de 300 mégahertz (300 millions de crêtes par seconde) à 300 gigahertz. Ces fréquences correspondent à des longueurs d'onde allant de 1 mètre à 1 millimètre.

L'Union internationale des télécommunications (UIT), qui coordonne l'usage des ondes radio dans le monde, nomme les bandes radio d'après la longueur de leurs ondes. Elle appelle « ondes centimétriques » la bande de 3 à 30 gigahertz, et « ondes millimétriques » celle de 30 à 300 gigahertz. À 29,98 gigahertz, une onde de 1 centimètre se situe tout en haut de la bande centimétrique.

Comparaisons de taille

Deux ondes de 1 centimètre mises bout à bout couvriraient un peu plus que la largeur d'un penny américain, qui mesure 19 millimètres de diamètre.
Une bille ordinaire, de 1,6 centimètre de diamètre, mesure environ 1,6 fois la longueur d'onde de cette micro-onde.
Les fours à micro-ondes utilisent des ondes d'environ 12 centimètres de long, soit 12 fois la longueur de cette micro-onde.
Les ondes les plus longues de la lumière visible, la lumière rouge, mesurent environ 700 nanomètres. Un nanomètre est un milliardième de mètre, donc une micro-onde de 1 centimètre est environ 14 000 fois plus longue.

À quoi servent les micro-ondes

Un four à micro-ondes produit ses ondes grâce à un tube électronique appelé magnétron. Les ondes rebondissent sur les parois métalliques du four et traversent le verre, le papier et le plastique, mais les aliments les absorbent. Elles font vibrer les molécules d'eau des aliments, et ce mouvement produit la chaleur qui les cuit.

Les micro-ondes transportent aussi des signaux de téléphone et de télévision, et les radars les utilisent pour détecter les excès de vitesse des voitures. Les radars météorologiques Doppler s'en servent pour suivre les tempêtes, et la plupart des satellites de communication les utilisent pour envoyer des signaux au sol. Dans les communications spatiales, les fréquences de 27,5 à 30 gigahertz, correspondant à des ondes de 1,0 à 1,1 centimètre, forment ce qu'on appelle la bande des 30 gigahertz.

Les micro-ondes des débuts de l'univers

En 1965, Arno Penzias et Robert Wilson, des Bell Telephone Laboratories, mesuraient le bruit radio à l'aide d'une antenne cornet de 6 mètres à Holmdel, dans le New Jersey. À une longueur d'onde de 7,35 centimètres, soit environ sept fois celle de la micro-onde présentée dans l'explorateur, ils captèrent plus de bruit qu'ils ne pouvaient l'expliquer. Il provenait également de toutes les directions du ciel.

Un article publié en parallèle par des physiciens de l'université de Princeton en donna l'explication. Ce bruit provenait du fond diffus cosmologique : une lumière émise quand l'univers avait environ 380 000 ans, et qui remplit tout l'univers. Penzias et Wilson reçurent conjointement le prix Nobel de physique de 1978 « pour leur découverte du rayonnement fossile cosmologique ».