Les ondes électromagnétiques
La lumière visible, les rayonnements infrarouges et les ultraviolets font partie des ondes électromagnétiques. Le domaine de la lumière visible se trouve dans un domaine restreint de longueur d’onde : de 400 à 800 nm, compris entre les ultraviolets et les infrarouges.
Remarque
Un nanomètre (nm) est un sous-multiple du mètre 1 nm = 1,0 × 10–9 m.
La température d'un corps et le rayonnement émis
La température d’un corps est liée au rayonnement qu’il émet : lorsque l’on fait passer un courant plus élevé dans le filament d’une ampoule alors la température du filament augmente et l’ampoule brille plus fortement. Sa couleur évolue avec la température.
Pour étudier le rayonnement des corps, on a considéré un corps théorique opaque, isolé et maintenu à température constante. Il porte le nom de « corps noir ». Lorsque l’on augmente la température d’un corps noir, on obtient des courbes d’intensité de la lumière en fonction de la température : ces courbes ont toutes la même forme et peuvent s’emboîter.
On remarque que ces courbes passent par un maximum qui évolue avec la température : plus la température augmente et plus la longueur d’onde λm (correspondant au maximum) diminue. La température du corps et la longueur d’onde λm évoluent en sens contraires.
La longueur d’onde λm qui correspond au maximum de rayonnement, est inversement proportionnelle à la température absolue T du corps. Le produit de la longueur d’onde λm par la température absolue est donc une constante.
Cette loi s’appelle la loi de Wien. Un corps noir rayonne donc dans toutes les longueurs d’onde mais préférentiellement dans un domaine particulier.
Exemple
La température du corps humain vaut 37 °C soit 310 K. La valeur de λm,longueur d’ondecorrespondant au maximum d’émission (m) est déterminée à partir de la loi de Wien.
On obtient λm = soit λm = = 9,4 × 10–6 m. Cette longueur d’onde fait partie du domaine infrarouge, invisible à l’œil nu et sans danger pour l’homme.
L'utilisation des rayonnements infrarouges
Les rayonnements infrarouges sont utilisés dans les télécommandes des appareils de salon : un émetteur envoie l’information jusqu’au récepteur de l’appareil.
Les infrarouges peuvent servir à détecter le passage d’une personne coupant le faisceau entre un émetteur et un récepteur.
Le rayonnement infrarouge produit par une personne peut aussi être détecté par des capteurs reliés à une alarme pour lutter contre les cambrioleurs. De même, des individus peuvent être observés la nuit à l’aide de jumelles « infrarouge » comportant des systèmes optiques sensibles à ce rayonnement.
Dans le domaine médical, les infrarouges sont utilisés dans les thermomètres auriculaires et en thermographie (technique d’imagerie médicale employée pour la détection du cancer du sein).