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...) 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...) 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...) 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 (James Clerk Maxwell (13 juin 1831 à Édimbourg, en Écosse -...) en 1884 à partir de ses fameuses équations de Maxwell (Les équations de Maxwell, aussi appelées équations de Maxwell-Lorentz, sont des lois...). En 1888, Heinrich Rudolf Hertz (Le hertz (symbole : Hz) est l’unité dérivée de fréquence du...) 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...) 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...) 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)...), 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...) facilement l'atmosphère terrestre (L'atmosphère terrestre est l'enveloppe gazeuse entourant la Terre solide. L'air sec se compose...) et avec moins d'interférences pour les longueurs d'onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation...) 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...) micro-onde (Les micro-ondes sont des ondes électromagnétiques de longueur d'onde intermédiaire...) 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...), bluetooth (Bluetooth est une spécification de l'industrie des télécommunications. Elle utilise...), 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,...).
- Des réseaux plus étendus, comme Wimax (WiMAX (acronyme pour Worldwide Interoperability for Microwave Access) est une famille de normes...), montent plus haut en fréquence.
- La télévision (La télévision est la transmission, par câble ou par ondes radioélectriques, d'images ou de...) par câble et l'accès Internet (Internet est le réseau informatique mondial qui rend accessibles au public des services...) par câble coaxial ainsi que la diffusion (Dans le langage courant, le terme diffusion fait référence à une notion 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...) sans fil (surveillance de bébé (L'onomatopée bébé désigne l'être humain en bas-âge. En...), regarder la TV dans la chambre sans y disposer d'antenne (En radioélectricité, une antenne est un dispositif permettant de rayonner (émetteur) ou de...) filaire...) utilisent les micro-ondes.
- La téléphonie mobile (La téléphonie mobile désigne toute l'infrastructure de télécommunication permettant d'utiliser...) 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...) 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...) 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...) (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...) de la Terre (La Terre est la troisième planète du Système solaire par ordre de distance...).
- 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...) (synthèse assistée par micro-ondes). Dans une réaction chimique (Une réaction chimique est une transformation de la matière au cours de laquelle les...), 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 (Un solvant (également nommé en suisse romande thinner pour les solvants puissant) est un...) sont incapables de relaxer complètement (Le complètement ou complètement automatique, ou encore par anglicisme complétion ou...) (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...). 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...) 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 l'étude scientifique de...), 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...) micro-ondes qu'avec un chauffage traditionnel (bain d'huile (L'huile est un terme générique désignant des matières grasses qui sont 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...) 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...) 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...) 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...) |
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,...) électromagnétique applicable aux applications modernes des micro-ondes:
- Michael Faraday (Michael Faraday (Newington, 22 septembre 1791 - Hampton Court,...)
- James Clerk Maxwell
- Heinrich Hertz
- Nikola Tesla (Nikola Tesla (serbe cyrillique : Никола...)
- Guglielmo Marconi (Guglielmo Marconi (25 avril 1874 – 20 juillet 1937) est un physicien,...)
- 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...)
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...) 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...) électromagnétique).