Les Infrarouges PDF

SÉQUENCE 2 CHAPITRE 2 Comment les infrarouges sont-ils utilisés dans certains systèmes de détection ? 1. Quelles sont les limites des ondes électromagnétiques ? Les ondes électromagnétiques regroupent toutes les ondes s’étalant des rayons gamma aux ondes hert- ziennes (voir Fig. 1). ——Fig. 1 : On...

SÉQUENCE 2 CHAPITRE 2 Comment les infrarouges sont-ils utilisés dans certains systèmes de détection ? 1. Quelles sont les limites des ondes électromagnétiques ? Les ondes électromagnétiques regroupent toutes les ondes s’étalant des rayons gamma aux ondes hert- ziennes (voir Fig. 1). ——Fig. 1 : Ondes électromagnétiques Dans ce chapitre, nous allons nous focaliser sur les ondes électromagné- tiques proches du domaine visible (voir Fig. 2), s’étalant du violet (environ 400 nm dans le vide) au rouge (environ 800 nm dans le vide). Les ultravio- lets (U.V.) ont une longueur d’onde inférieure à celle de la lumière visible et les infrarouges (I.R.) ont une longueur d’onde supérieure à la lumière visible. ——Fig. 2 : Domaine proche du visible Remarque : Les ondes électromagnétiques sont classées en fonction de leurs fréquences, exprimées en Hertz (Hz). Ce classement est inversé en longueur d’onde dans le vide où λ est exprimée en mètre (m). 2. Température d’un corps et rayonnement émis Tout corps porté à une température supérieure au zéro absolu, soit supérieure à - 237 °C, émet un rayonnement. Selon la loi de Wien, la longueur d’onde dans le vide λmax à laquelle un corps émet un maximum d’intensité lumineuse est inversement proportionnelle à sa température T. Donc lorsque nous élevons la température d’un corps, il émet un rayonnement avec une diminution progressive de son λmax (voir Fig. 3). CNED – PREMIÈRE – PHYSIQUE-CHIMIE 1  ——Fig. 3 : Évolution de λmax en fonction de la température du corps chauffé Remarque : Après analyse du spectre d’émission d’une étoile, connaissant sa longueur d’onde dans le vide λmax pour laquelle il y a un maximum d’intensité lumineuse, il nous est possible de déterminer la température à sa surface. 3. Un être humain émet-il des ondes électromagnétiques ? En étudiant le spectre d’émission du corps humain (voir Fig. 4), nous remarquons qu’il émet dans un domaine où la longueur d’onde dans le vide est supérieure à celle du domaine visible. Tout corps humain émet donc dans les infrarouges, invisibles à l’œil nu. ——Fig. 4 : Allure du spectre d’émission du corps humain Remarque : Les rayonnements de longueur d’onde plus courte que le visible (rayons gamma, rayons X, rayons ultraviolets) sont bien plus énergétiques que ceux de grande longueur d’onde (rayons infrarouges, micro-ondes et ondes radio) et sont donc les seuls à être dangereux. Les rayonnements infrarouges quant à eux, sont sans danger pour l’être humain. 4. Utilisation des rayonnements infrarouges dans certains détecteurs À température ambiante, tout corps émettant des infrarouges, la technologie dénommée « thermographie infrarouge » permet de voir, de mesurer à distance et sans contact la température d’objet. La thermographie ou thermographie infrarouge est une technique permettant d’obtenir 2 CNED – PREMIÈRE – PHYSIQUE-CHIMIE une image thermique d’une scène par analyse des infrarouges. L’image obtenue est appelée « thermogramme ». Par exemple, en hiver, des images aériennes sont réalisées dans l’infrarouge pour mettre en évidence les défauts d’isolation thermique des toitures. Les utilisations de la thermographie pour le diagnostic industriel sont nombreuses, avec par exemple le contrôle qualité en continu sur des soudures ou la détection de fuites de toute nature. Sans oublier, le contrôle des installations électriques où une surchauffe peut être facilement repérée à distance. Dans les applications médicales, la thermographie permet de repérer des anomalies de températures locales (tendinite ou inflammations superficielles, etc.) ou globales (fièvre). Dans les aéroports, lors de pandémies, des détecteurs infrarouges sont placées pour contrôler la température de toute personne débarquant d’un avion. Les infrarouges sont très utilisés au sein de nos domiciles. L’application la plus connue est celle des télécommandes de nos téléviseurs, lecteur blu-ray, etc.. Dans les domiciles disposant d’une alarme d’intrusion, des capteurs infrarouges sont utilisés pour détecter tout mouvement d’être humain. Plus rusée, la banque européenne a inséré à la surface des billets des marques qui se voient lorsque celles-ci sont éclairées en infrarouge, en émettant une lumière visible. CNED – PREMIÈRE – PHYSIQUE-CHIMIE 3