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Infrarouge

Introduction

Image infrarouge de longueur d'onde moyenne d'un petit chien en fausse couleur.

Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une 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...) 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 transporter de matière.) supérieure à celle de la lumière visible (La lumière visible, appelée aussi spectre visible ou spectre optique est la partie du spectre électromagnétique qui est visible pour l'œil humain.) mais plus courte que celle des micro-ondes.

Définition

Le nom signifie « en deçà du rouge » (du latin infra : « plus bas »), car l'infrarouge (Le rayonnement infrarouge (IR) est un rayonnement électromagnétique d'une longueur d'onde supérieure à celle de la lumière visible mais plus courte que celle des micro-ondes.) est une onde (Une onde est la propagation d'une perturbation produisant sur son passage une variation réversible des propriétés physiques locales. Elle transporte...) électromagnétique de fréquence (En physique, la fréquence désigne en général la mesure du nombre de fois qu'un phénomène périodique se reproduit par unité de temps. Ainsi lorsqu'on...) inférieure à celle de la lumière (La lumière est l'ensemble des ondes électromagnétiques visibles par l'œil humain, c'est-à-dire comprises dans des longueurs d'onde de 380nm (violet)...) rouge (La couleur rouge répond à différentes définitions, selon le système chromatique dont on fait usage.) (et donc de longueur d'onde supérieure à celle du rouge qui va de 500 à 780 nm). La longueur d'onde de l'infrarouge est comprise entre 780 nm et 1 000 000 nm (ou encore entre 0,78 ?m à 1 000 ?m).

L'infrarouge est subdivisé en IR proche (PIR : de 0,78 ?m à 1,4 ?m), IR moyen (MIR : de 1,4 à 3 ?m) et IR lointain (de 3 ?m à 1 000 ?m). Cette classification n'est cependant pas universelle : les frontières varient d'un domaine de compétence à l'autre sans que l'on ne puisse donner raison à qui que ce soit. Le découpage peut être lié à la longueur d'onde (ou à la fréquence) des émetteurs, des récepteurs (détecteurs), ou encore aux bandes de transmission atmosphérique.

L'infrarouge est associé à la chaleur (Dans le langage courant, les mots chaleur et température ont souvent un sens équivalent : Quelle chaleur !) car, à 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...) ambiante ordinaire, les objets émettent spontanément des radiations dans le domaine infrarouge ; la relation est modélisée par la loi du rayonnement (Le rayonnement, synonyme de radiation en physique, désigne le processus d'émission ou de transmission d'énergie impliquant une particule porteuse.) du corps noir (En physique, un corps noir désigne un objet idéal dont le spectre électromagnétique ne dépend que de sa température. En pratique, un tel objet matériel...) dite aussi loi de Planck (La loi de Planck définit la distribution de luminance énergétique monochromatique du rayonnement thermique du corps noir en fonction de la température thermodynamique.). La longueur d'onde du maximum d'émission d'un corps noir porté à une température absolue (L'absolue est un extrait obtenu à partir d’une concrète ou d’un résinoïde par extraction à l’éthanol à température ambiante ou plus généralement...) T (en kelvin) est donnée (Dans les technologies de l'information (TI), une donnée est une description élémentaire, souvent codée, d'une chose, d'une transaction d'affaire, d'un événement, etc.) par la relation 2 898/T connue sous le nom de loi du déplacement ( En géométrie, un déplacement est une similitude qui conserve les distances et les angles orientés. En psychanalyse, le déplacement est mécanisme de défense déplaçant la valeur, et finalement le sens En architecture...) de Wien. Cela signifie qu'à température ambiante ordinaire (T aux environs de 300 K), le maximum d'émission se situe aux alentours de 10 ?m, la plage (La Plage est un film anglo-américain réalisé par Danny Boyle en 2000 et adapté du roman The Beach d'Alex Garland) concernée étant 8-13 ?m. Placé à la surface (Une surface désigne généralement la couche superficielle d'un objet. Le terme a plusieurs acceptions, parfois objet géométrique, parfois frontière physique, et...) terrestre, un télescope (Un télescope, (du grec tele signifiant « loin » et skopein signifiant « regarder, voir »), est un instrument...) observant dans cette gamme de longueur d'onde serait donc aveuglé par le fond thermique (Un corps porté à une certaine température réémet un rayonnement dit de corps noir, dont le profil et l'intensité dépendent de ladite température. Pour un corps porté à la température...) émis par les objets environnants, c'est pourquoi on envoie les télescopes infrarouges dans l'espace.
Cette association entre l'infrarouge et la chaleur n'est cependant due qu'à la gamme de température observée à la surface 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 massive des quatre...). Il est parfaitement possible de générer un rayonnement infrarouge qui ne soit pas 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 phénomènes physiques, en...), c'est-à-dire dont le spectre ne soit pas celui du corps noir ; par exemple, les diodes électroluminescentes utilisées dans les télécommandes « n'émettent pas de chaleur ».

Utilisations

Chauffage (Le chauffage est l'action de transmettre de l'énergie thermique à un objet, un matériau.)

Les lampes à capteurs (Un capteur est un dispositif qui transforme l'état d'une grandeur physique observée en une grandeur utilisable, exemple : une tension électrique, une hauteur de mercure, une intensité, la déviation d'une aiguille…. On fait souvent...) infrarouges sont utilisées dans des domaines de la production quotidienne. Les secteurs de l'automobile (Une automobile, ou voiture, est un véhicule terrestre se propulsant lui-même à l'aide d'un moteur. Ce véhicule est conçu pour le transport terrestre de personnes ou de marchandises, elle est...), l'agroalimentaire, les textiles, la plasturgie, le formatage des matières, les soins du corps etc. sont concernés par des applications de chauffage de matières. Ces techniques de chaleur particulières et innovatrices permettent un gain de productivité et une économie du coût de production qui se caractérise en temps (Le temps est un concept développé par l'être humain pour appréhender le changement dans le monde.) gagné et en 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.) dépensée.

Vision nocturne

Caméra (Le terme caméra est issu du latin : chambre, pour chambre photographique. Il désigne un appareil de prise de vues animées, pour le cinéma, la télévision ou la vidéo.) infrarouge de marque FLIR (Forward Looking Infrared Radar), montée sur un hélicoptère (Un hélicoptère est un aéronef à voilure tournante dont le ou les rotors procurent à eux seuls la propulsion et la sustentation pendant toutes les phases du vol.) UH-1 Huey (Le Bell UH-1 Iroquois, surnommé « Huey », est un hélicoptère américain, dont le prototype effectua son premier vol le 22 octobre 1956. Il connut un...)

Les infrarouges sont utilisés dans les équipements de vision de nuit, quand la quantité (La quantité est un terme générique de la métrologie (compte, montant) ; un scalaire, vecteur, nombre d’objets ou d’une autre manière de...) de lumière est tellement faible, qu'on ne peut même pas l'amplifier suffisamment, pour voir les objets. Le rayonnement est détecté puis affiché sur un écran (Un moniteur est un périphérique de sortie usuel d'un ordinateur. C'est l'écran où s'affichent les informations saisies ou demandées par l'utilisateur et générées ou restituées par...), les objets les plus chauds devenant aussi les plus lumineux. Il faut également ajouter comme utilisation, en plus de la vision de nuit, tout (Le tout compris comme ensemble de ce qui existe est souvent interprété comme le monde ou l'univers.) le domaine de la thermographie (L'AFNOR définit la thermographie comme la « technique permettant d'obtenir, au moyen d'un appareillage approprié, l'image thermique d'une scène thermique observée dans un domaine spectral de l'infrarouge ».) infrarouge permettant de voir et de mesurer à distance et sans contact la température d'objets cibles. Dans certains cas un projecteur (Le mot projecteur peut désigner les instruments d'optique suivants :) d'infrarouge associé au système de vision, permet de visualiser des objets sans chaleur intrinsèque, par réflexion.

Photographie infrarouge

Des photographies argentiques et numériques, en couleur (La couleur est la perception subjective qu'a l'œil d'une ou plusieurs fréquences d'ondes lumineuses, avec une (ou des) amplitude(s) donnée(s).) ou en noir et blanc (Le noir et blanc sont considérés ou non comme des couleurs selon la discipline qui en parle : imprimerie, photographie, physique, peinture, théorie de la perception. Dans le langage courant, elles sont appelées...), peuvent être faites sur les longueurs d'ondes correspondant à l'infrarouge proche (de 780 nm à 900nm). Ces photographies ont un intérêt artistiques car elles montrent des scènes à l'ambiance étrange, et un intérêt biologique car elles permettent entre autres de repèrer l'activité (Le terme d'activité peut désigner une profession.) chlorophylienne.

Guidage

Détecteur (Un détecteur est un dispositif technique (instrument, substance, matière) qui change d'état en présence de l'élément ou de la situation pour lequel il a été spécifiquement conçu.) d'émetteurs d'infrarouge, le plus souvent un missile (Un missile est un projectile autopropulsé et guidé, constitué de :) à guidage de ce type, posé sur un avion militaire (Un avion militaire est un avion utilisé par une armée, soit en tant que moyen offensif ou défensif (avion de combat), soit en tant que moyen de support de ses...), ici un OV-10 Bronco

Les infrarouges sont également utilisés dans le domaine militaire pour le guidage des missiles air-air ou anti-aériens : un détecteur infrarouge guide alors le missile vers la source de chaleur que constitue le (ou les) réacteur (Un réacteur peut désigner :) de l'avion (Un avion, selon la définition officielle de l'Organisation de l'aviation civile internationale (OACI), est un aéronef plus lourd que l'air,...) cible. De tels missiles peuvent être évités par des man?uvres spéciales (alignement avec le Soleil) ou par l'utilisation de leurres thermiques. Il existe également des détecteurs d'émetteurs de ce type de fréquences infrarouge que l'on pose directement sur la carlingue ( La carlingue est la pièce longitudinale de renforcement placée au fond d’un navire. La carlingue est la partie du fuselage d’un avion formée de la cabine et du...).

Détecteurs d'intrusion

Détecteur de mouvements à infrarouge

Certains détecteurs de mouvements (associés aux systèmes de détection d'intrusion) appelés IRP (pour Infra Rouge Passif), utilisent le rayonnement en infra rouge émis par l'ensemble (En théorie des ensembles, un ensemble désigne intuitivement une collection d’objets (les éléments de l'ensemble), « une multitude qui peut être comprise comme un...) des objets du local surveillé (y compris les murs). La pénétration d'un individu (Le Wiktionnaire est un projet de dictionnaire libre et gratuit similaire à Wikipédia (tous deux sont soutenus par la fondation Wikimedia).) provoque une modification du rayonnement. Lorsque cette modification est constatée sur plusieurs faisceaux (découpage du rayonnement total ( Total est la qualité de ce qui est complet, sans exception. D'un point de vue comptable, un total est le résultat d'une addition, c'est-à-dire une somme. Exemple : "Le total des...) de la pièce par une lentille de Fresnel), un contact électrique envoie une information d'alarme à la centrale.

Communication (La communication concerne aussi bien l'homme (communication intra-psychique, interpersonnelle, groupale...) que l'animal (communication intra- ou inter- espèces) ou la machine...)

télécommande (Les télécommandes sont des dispositifs, généralement de taille réduite, servant à en manipuler un autre à distance, via un câble, par infrarouge ou ondes radio. Les...) à infrarouge

Une utilisation plus commune est leur usage (L’usage est l'action de se servir de quelque chose.) dans les commandes à distance (télécommandes), où ils sont préférés aux ondes radio, car ils n'interfèrent pas avec les autres signaux électromagnétiques comme les signaux de 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...). Dans ce domaine, il existe plusieurs codages des informations (RC5 pour Philips, SIRCS pour Sony, etc.). Les infrarouges sont aussi utilisés pour la communication à courte distance entre les ordinateurs et leurs périphériques. Les appareils utilisant ce type de communication sont généralement conformes aux standards publiés par l'Infrared Data Association (IrDA).

La lumière utilisée dans les fibres optiques est généralement de l'infrarouge. Pour cette application, on exploite les longueurs d'onde où l'absorption ( En optique, l'absorption se réfère au processus par lequel l'énergie d'un photon est prise par une autre entité, par exemple, un atome qui fait une...) propre du matériau (Un matériau est une matière d'origine naturelle ou artificielle que l'homme façonne pour en faire des objets. C'est donc une matière de base sélectionnée en raison de propriétés...) constituant la fibre (Une fibre est une formation élémentaire, végétale ou animale, d'aspect filamenteux, se présentant généralement sous forme de faisceaux.) est minimale : 1,3 µm et 1,55 µm.

Ils sont très utilisés dans le domaine de la robotique ou dans les appareils nécessitant des transmissions de données à courte distance sans obstacle.

Spectroscopie

En outre, la spectroscopie infrarouge est une des méthodes utilisées pour l'identification des molécules organiques et inorganiques à partir de leurs propriétés vibrationnelles (les méthodes principales restent la RMN et la spectrométrie de masse). En effet, le rayonnement infrarouge excite des modes de vibration (déformation, élongation) spécifiques de liaisons chimiques. La comparaison entre rayonnement incident et transmis à travers l'échantillon (De manière générale, un échantillon est une petite quantité d'une matière, d'information, ou d'une solution. Le mot est utilisé dans différents domaines :) suffit par conséquent à déterminer les principales fonctions chimiques présentes dans l'échantillon.

Le proche infra-rouge peut être utilisé pour déterminer la teneur en lipides d'aliments ou d'animaux vivants (ex : saumon (Le terme saumon est un nom vernaculaire ambigu désignant en français plusieurs espèces de poissons de la famille des salmonidés qui compte onze genres et soixante-six espèces. Plusieurs autres poissons de cette...) atlantique d'élevage vivant) par une technique non-destructive.

L'astronomie (L’astronomie est la science de l’observation des astres, cherchant à expliquer leur origine, leur évolution, leurs propriétés...) infrarouge est difficile à cause de l'atmosphère (Le mot atmosphère peut avoir plusieurs significations :) terrestre. C'est pour cela que les astronomes envoient des satellites (Satellite peut faire référence à :) infrarouge : IRAS (1983 ; NASA (La National Aeronautics and Space Administration (« Administration nationale de l'aéronautique et de l'espace ») plus connue sous son abréviation NASA, est l'agence gouvernementale responsable du...), Royaume-Uni, Pays-Bas), ISO (1995 ; ESA), Wire (1999 ; USA, échec au lancement), Spitzer (2003 ; ex-SIRTF, USA), ASTRO-F (2006 ; Japon) et Herschel (2009  ; ESA).

Banque

billet de 10 euros à l'infrarouge (à gauche)

Aujourd'hui, les rayons infrarouges sont aussi utilisés pour le contrôle d'authenticité de billets de banque. De cette manière, ils se prêtent particulièrement pour la détection de faux billets.

Source: Wikipédia publiée sous licence CC-BY-SA 3.0. Vous pouvez soumettre une modification à cette définition sur cette page.

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Samedi 14 Juillet 2018 à 12:00:17 - Multimédia - 1 commentaire
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