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Micro-onde

Les micro-ondes sont des ondes électromagnétiques de longueur d'onde intermédiaire entre l'infrarouge et les ondes de radiodiffusion. Le terme de micro-onde provient du fait que ces ondes ont une longueur d'onde plus courte celles de la bande VHF, utilisée par les radars pendant la Seconde ( Seconde est le féminin de l'adjectif second, qui vient immédiatement après le premier ou qui s'ajoute à quelque chose de nature identique. La seconde est une unité de mesure du temps. La seconde d'arc est une mesure...) Guerre mondiale.

Les micro-ondes ont des longueurs d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible de propriétés physiques locales. Elle transporte de l'énergie sans...) approximativement dans la gamme de 30 centimètres (1 GHz) à 1 millimètre (300 GHz) ; toutefois, les limites entre l'infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde supérieure à celle de la lumière visible mais...) lointain, les micro-ondes et les ondes radio UHF sont assez arbitraires et varient selon le champ (Un champ correspond à une notion d'espace défini:) d'étude. Les micro-ondes couvrent la fin des UHF (de 1 GHz à 3 GHz), les SHF (de 3 GHz à 30 GHz) et les EHF (de 30 GHz à 300 GHz).

L'existence des ondes électromagnétiques telles que les micro-ondes a été prédite par James Clerk Maxwell en 1884 à partir de ses fameuses équations de Maxwell (Les équations de Maxwell, aussi appelées équations de Maxwell-Lorentz, sont des lois fondamentales de la physique. Elles constituent les postulats de base de l'électromagnétisme, avec l'expression de la force électromagnétique de...). En 1888, Heinrich Rudolf Hertz (Le hertz (symbole : Hz) est l’unité dérivée de fréquence du système international (SI). Elle est équivalente à une oscillation par seconde (s-1 ou...) fut le premier à démontrer l'existence des ondes électromagnétiques en construisant un appareil produisant des ondes radio.

Utilisations

  • Un four (Un four est une enceinte maçonnée ou un appareil, muni d'un système de chauffage puissant, qui transforme, par la chaleur les produits et les objets. En cuisine, il permet de cuire des aliments. Dans un processus de production...) à micro-ondes utilise un magnétron comme générateur de micro-ondes à une fréquence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un phénomène périodique se reproduit par unité de...) approximative de 2,4 gigahertz afin de chauffer les aliments.
  • Un maser est un dispositif semblable à un laser (Un laser est un appareil émettant de la lumière (rayonnement électromagnétique) amplifiée par émission stimulée. Le terme laser provient de l'acronyme...), sauf qu'il fonctionne aux fréquences des micro-ondes.
  • Des micro-ondes sont également employées dans les transmissions par satellite (Satellite peut faire référence à :) parce que cette fréquence traverse (Une traverse est un élément fondamental de la voie ferrée. C'est une pièce posée en travers de la voie, sous les rails, pour en maintenir l'écartement et l'inclinaison, et...) facilement l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) terrestre et avec moins d'interférences pour les longueurs d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales. Elle transporte de...) les plus élevées. (c'est le cas notamment des GPS)
  • Les radars emploient également le rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de transmission d'énergie impliquant une particule porteuse.) micro-onde (Les micro-ondes sont des ondes électromagnétiques de longueur d'onde intermédiaire entre l'infrarouge et les ondes de radiodiffusion. Le terme de micro-onde provient du fait que ces ondes ont une longueur d'onde plus courte celles de la...) pour détecter la distance, la vitesse (On distingue :) et d'autres caractéristiques des objets distants.
  • Les protocoles de transmission sans fil pour réseaux locaux tels que Wi-Fi (Le wifi ou wi-fi (prononcé /wifi/) est une technologie de réseau informatique sans fil mise en place pour fonctionner en réseau interne et, depuis, devenue un moyen d'accès à haut débit à Internet. Il est basé sur la...), bluetooth (Bluetooth est une spécification de l'industrie des télécommunications. Elle utilise une technique radio courte distance destinée à simplifier les connexions entre les appareils...), DECT emploient également des micro-ondes dans la bande de 2,4 gigahertz, bien que quelques variantes emploient une bande de 5 gigahertz pour la communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle, groupale...) que l'animal (communication intra- ou inter- espèces) ou la machine...).
  • Des réseaux plus étendus, comme Wimax (WiMAX (acronyme pour Worldwide Interoperability for Microwave Access) est une famille de normes, certaines encore en chantier, définissant les connexions à haut-débit par...), montent plus haut en fréquence.
  • La télévision (La télévision est la transmission, par câble ou par ondes radioélectriques, d'images ou de scènes animées et généralement sonorisées qui sont reproduites sur un poste récepteur appelé téléviseur (ou, par abus de...) par câble et l'accès Internet (Internet est le réseau informatique mondial qui rend accessibles au public des services variés comme le courrier électronique, la messagerie...) par câble coaxial ainsi que la diffusion (Dans le langage courant, le terme diffusion fait référence à une notion de « distribution », de « mise à disposition » (diffusion d'un produit, d'une information), voire de...) des émissions de télévision emploient certaines des fréquences micro-ondes inférieures.
  • Des transmetteurs locaux de vidéo (La vidéo regroupe l'ensemble des techniques, technologie, permettant l'enregistrement ainsi que la restitution d'images animées, accompagnées ou non de son, sur un...) sans fil (surveillance de bébé (L'onomatopée bébé désigne l'être humain en bas-âge. En puériculture on distingue plutôt le nouveau-né (le premier mois), le...), regarder la TV dans la chambre sans y disposer d'antenne (En radioélectricité, une antenne est un dispositif permettant de rayonner (émetteur) ou de capter (récepteur) les ondes électromagnétiques.) filaire...) utilisent les micro-ondes.
  • La téléphonie mobile (La téléphonie mobile désigne toute l'infrastructure de télécommunication permettant d'utiliser des téléphones portables (que l'on appelle également téléphone mobile, téléphone cellulaire on encore natel en Suisse), permettant...) repose sur les micro-ondes.
  • Des micro-ondes peuvent être employées pour transmettre de l'énergie (Dans le sens commun l'énergie désigne tout ce qui permet d'effectuer un travail, fabriquer de la chaleur, de la lumière, de produire un mouvement.) à longues distances et des recherches furent effectuées après la Première Guerre mondiale pour examiner cette possibilité.
  • Dans les années 1970 et au début des années 1980, la NASA (La National Aeronautics and Space Administration (« Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace ») plus connue sous son abréviation NASA, est...) a travaillé pour rechercher des possibilités d'employer des systèmes de satellites à énergie solaire (L'énergie solaire est l'énergie que dispense le soleil par son rayonnement, directement ou de manière diffuse à travers l'atmosphère. Sur Terre, l'énergie solaire est à l'origine du cycle de l'eau et du vent. Le règne végétal,...) (SPS) avec de grands panneaux solaires qui redirigeraient sous forme de micro-ondes l'énergie captée vers la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et est souvent...) de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance croissante au Soleil, et la quatrième par taille et par masse croissantes. C'est la plus grande et la plus...).
  • Les fours micro-ondes ont fait leur apparition depuis la fin des années 1990 dans les laboratoires de chimie (La chimie est une science de la nature divisée en plusieurs spécialités, à l'instar de la physique et de la biologie avec lesquelles elle partage des espaces d'investigations communs ou...) (synthèse assistée par micro-ondes). Dans une réaction chimique, les micro-ondes vont activer directement les ions ainsi que la plupart des molécules qui possèdent un moment dipolaire. Étant donné que le transfert d'énergie entre les micro-ondes et les molécules est extrêmement rapide (de l'ordre de la nanoseconde), les molécules de réactif ou de solvant sont incapables de relaxer complètement (Le complètement ou complètement automatique, ou encore par anglicisme complétion ou autocomplétion, est une fonctionnalité informatique permettant à...) (de l'ordre du dixième de microseconde) et d'atteindre l'équilibre thermique (La thermique est la science qui traite de la production d'énergie, de l'utilisation de l'énergie pour la production de chaleur ou de froid, et des transferts de chaleur suivant différents...). Cela crée ainsi un état hors-équilibre qui se traduit par une température (La température est une grandeur physique mesurée à l'aide d'un thermomètre et étudiée en thermométrie. Dans la vie courante, elle est reliée aux sensations de froid et de chaud,...) instantanée (Ti) des molécules. Cette température n'est pas directement mesurable, mais est bien plus grande que celle mesurée (celle du solvant, Ts). La synthèse assistée par micro-ondes a trouvé ses premières applications en chimie organique (La chimie organique est une branche de la chimie concernant la description et l'étude d'une grande classe de molécules à base de carbone : les composés organiques.), où certaines réactions se sont révélées 1 000 fois plus rapides avec un chauffage (Le chauffage est l'action de transmettre de l'énergie thermique à un objet, un matériau.) micro-ondes qu'avec un chauffage traditionnel (bain d'huile (L'huile est un terme générique désignant des matières grasses qui sont à l'état liquide à température ambiante et qui ne se mélangent pas à...), plaque chauffante, etc). Depuis 2000, les travaux se multiplient également dans le domaine de la synthèse de matériaux (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets.) et nanomatériaux par chauffage micro-ondes.

Bandes de fréquence des micro-ondes

Le spectre des micro-ondes est défini approximativement pour la plage (La Plage est un film anglo-américain réalisé par Danny Boyle en 2000 et adapté du roman The Beach d'Alex Garland) de fréquences de 0,3 à 1000 gigahertz. La plupart des applications communes utilisent la gamme de 1 à 40 gigahertz.

Les différentes bandes de fréquence des micro-ondes sont définies dans la table ci-dessous:

Bandes de fréquence micro-ondes
Désignation Gamme de fréquences Gamme de longueur (La longueur d’un objet est la distance entre ses deux extrémités les plus éloignées. Lorsque l’objet est filiforme ou en forme de lacet, sa longueur est celle de l’objet complètement...) d'onde
Bande L de 1 à 2 GHz 15 à 30cm
Bande S de 2 à 4 GHz 7.5 à 15 cm
Bande C de 4 à 8 GHz 3.75 à 7.5 cm
Bande X (Dans les télécommunications radio, la bande X est une plage de fréquences aux alentours de 8 GHz. Elle est attribuée a l'armée. On la retrouve également dans certains radars météorologiques mais la forte atténuation par...) de 8 à 12 GHz 2.5 à 3.75 cm
Bande Ku de 12 à 18 GHz 1.6 à 2.5 cm
Bande K de 18 à 26 GHz 11.5 à 16.6 mm
Bande Ka de 26 à 40 GHz 7.5 à 11.5mm
Bande Q de 30 à 50 GHz 6 à 10mm
Bande U de 40 à 60 GHz 5 à 7.5 mm
Bande V de 46 à 56 GHz 5.3 à 6.5 mm
Bande W de 56 à 100 GHz 3 à 5.3mm

Histoire

Les personnes suivantes furent impliquées dans le développement de la théorie (Le mot théorie vient du mot grec theorein, qui signifie « contempler, observer, examiner ». Dans le langage courant, une théorie est une idée...) électromagnétique applicable aux applications modernes des micro-ondes:

  • Michael Faraday
  • James Clerk Maxwell
  • Heinrich Hertz
  • Nikola Tesla
  • Guglielmo Marconi
  • Samuel Morse
  • Sir William Thomson (Lord Kelvin)
  • Oliver Heaviside
  • Lord Rayleigh
  • Oliver Lodge

Micro-ondes et santé (La santé est un état de complet bien-être physique, mental et social, et ne consiste pas seulement en une absence de maladie ou d'infirmité.)

Les technologies employant des micro-ondes peuvent s'avérer dangereuses lorsqu'elles dépassent une certaine puissance (Le mot puissance est employé dans plusieurs domaines avec une signification particulière :). C'est pour cela que les techniciens télécoms qui interviennent sur les antennes GSM ne s'en approchent que lorsqu'elles sont désactivées. C'est aussi pour cela qu'un four à micro-ondes ne doit pas laisser sortir les ondes.

Dans le cas des faibles doses, comme pour les téléphones portables, certaines études démontreraient une nocivité. Mais ces études n'emportent pas l'adhésion (En physique, l'adhésion est l'ensemble des phénomènes physico-chimiques qui se produisent lorsque l’on met en contact intime deux...) de la plupart des spécialistes (voir l'article sur la pollution (La pollution est définie comme ce qui rend un milieu malsain. La définition varie selon le contexte, selon le milieu considéré et selon ce que l'on peut entendre par...) électromagnétique).

Source: Wikipédia publiée sous licence CC-BY-SA 3.0.

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