micro-ondes

rayonnement infrarouge

Au-delà de l’extrémité rouge de la plage visible mais à des fréquences supérieures à celles des ondes radar et des micro-ondes est la région infrarouge du spectre électromagnétique, entre les fréquences de 1012 et 5 × 1014 Hz (ou des longueurs d’onde de 0,1 à 7,5 × 10-5 cm). William Herschel, musicien britannique d’origine allemande et astronome autodidacte, a découvert cette forme de rayonnement en 1800 en explorant, à l’aide d’un thermomètre, la lumière du soleil dispersée dans ses couleurs par un prisme de verre., Le rayonnement infrarouge est absorbé et émis par les rotations et vibrations liés chimiquement atomes ou groupes d’atomes, et donc par de nombreux types de matériaux. Par exemple, le verre de fenêtre qui est transparent à la lumière visible absorbe le rayonnement infrarouge par la vibration de ses atomes constitutifs. Le rayonnement infrarouge est fortement absorbée par l’eau, comme le montre la Figure 3, et par l’atmosphère. Bien qu’invisible à l’œil nu, le rayonnement infrarouge peut être détecté sous forme de chaleur par la peau., Près de 50% de l’énergie rayonnante du Soleil est émise dans la région infrarouge du spectre électromagnétique, le reste étant principalement dans la région visible.

la brume atmosphérique et certains polluants qui diffusent la lumière visible sont presque transparents pour certaines parties du spectre infrarouge car l’efficacité de diffusion augmente avec la quatrième puissance de la fréquence. La photographie infrarouge d’objets éloignés de l’air profite de ce phénomène., Pour la même raison, l’astronomie infrarouge permet aux chercheurs d’observer des objets cosmiques à travers de grands nuages de poussière interstellaire qui diffusent le rayonnement infrarouge sensiblement moins que la lumière visible. Cependant, comme la vapeur d’eau, l’ozone et le dioxyde de carbone dans l’atmosphère absorbent une grande partie du spectre infrarouge, de nombreuses observations astronomiques infrarouges sont effectuées à haute altitude par des ballons, des fusées, des avions ou des engins spatiaux.,

Une photographie infrarouge d’un paysage met en valeur les objets en fonction de leur émission de chaleur: le ciel bleu et l’eau apparaissent presque noirs, tandis que le feuillage vert et La photographie infrarouge peut révéler des excroissances tissulaires pathologiques (thermographie) et des défauts dans les systèmes et circuits électroniques en raison de leur émission accrue de chaleur.,

Les caractéristiques d’absorption et d’émission infrarouges des molécules et des matériaux fournissent des informations importantes sur la taille, la forme et la liaison chimique des molécules, des atomes et des ions dans les solides. Les énergies de rotation et de vibration sont quantifiées dans tous les systèmes. L’énergie de rayonnement infrarouge hv émise ou absorbée par une molécule ou une substance donnée est donc une mesure de la différence de certains États d’énergie interne. Ceux-ci à leur tour sont déterminés par le poids atomique et les forces de liaison moléculaires., Pour cette raison, la spectroscopie infrarouge est un outil puissant pour déterminer la structure interne des molécules et des substances ou, lorsque ces informations sont déjà connues et tabulées, pour identifier les quantités de ces espèces dans un échantillon donné. Les techniques de spectroscopie infrarouge sont souvent utilisées pour déterminer la composition et donc l’origine et l’âge des spécimens archéologiques et pour détecter les contrefaçons d’art et d’autres objets qui, lorsqu’ils sont inspectés sous la lumière visible, ressemblent aux originaux.,

le rayonnement infrarouge joue un rôle important dans le transfert de chaleur et fait partie intégrante de ce que l’on appelle l’effet de serre (voir ci-dessus l’effet de serre de l’atmosphère), influençant le budget de rayonnement thermique de la Terre à l’échelle mondiale et affectant presque toute l’activité biosphérique. Pratiquement chaque objet à la surface de la Terre émet un rayonnement électromagnétique principalement dans la région infrarouge du spectre.

les sources artificielles de rayonnement infrarouge comprennent, outre les objets chauds, les diodes électroluminescentes infrarouges (LED) et les lasers., Les LED sont de petits dispositifs optoélectroniques peu coûteux faits de matériaux semi-conducteurs tels que l’arséniure de gallium. Les LED infrarouges sont utilisées comme optoisolateurs et comme sources lumineuses dans certains systèmes de communication à fibre optique. De puissants lasers infrarouges à pompage optique ont été développés en utilisant du dioxyde de carbone et du monoxyde de carbone. Les lasers infrarouges au dioxyde de carbone sont utilisés pour induire et modifier des réactions chimiques et dans la séparation isotopique. Ils sont également utilisés dans les systèmes lidar., D’autres applications de la lumière infrarouge incluent son utilisation dans les télémètres de caméras automatiques autofocus, les systèmes d’alarme de sécurité et les instruments optiques de vision nocturne.

Les Instruments de détection de rayonnement infrarouge comprennent des dispositifs sensibles à la chaleur tels que des détecteurs de thermocouples, des bolomètres (certains d’entre eux sont refroidis à des températures proches du zéro absolu de sorte que le rayonnement thermique du système de détecteur lui-même est considérablement réduit), des cellules photovoltaïques et des photoconducteurs. Ces derniers sont faits de matériaux semi-conducteurs (par exemple,, silicium et sulfure de plomb) dont la conductance électrique augmente lorsqu’elle est exposée au rayonnement infrarouge.