Infrarouge

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Infrarouge
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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 d'onde supérieure à celle de la lumière visible mais plus courte que celle des micro-ondes.

Sommaire

Définition

Le nom signifie ¬ę en de√ß√† du rouge ¬Ľ (du latin infra : ¬ę plus bas ¬Ľ), car l'infrarouge est une onde √©lectromagn√©tique de fr√©quence inf√©rieure √† celle de la lumi√®re rouge (et donc de longueur d'onde sup√©rieure √† celle du rouge qui va de 500 √† 780 nm). La longueur d'onde de l'infrarouge est comprise entre 780 nm et 1 000 000 nm (ou encore entre 0,78 őľm √† 1 000 őľm).

L'infrarouge est subdivis√© en IR proche (PIR : de 0,78 őľm √† 1,4 őľm), IR moyen (MIR : de 1,4 √† 3 őľm) et IR lointain (de 3 őľm √† 1 000 őľm). Cette classification n'est cependant pas universelle : les fronti√®res varient d'un domaine de comp√©tence √† l'autre sans que l'on ne puisse donner raison √† qui que ce soit. Le d√©coupage peut √™tre li√© √† la longueur d'onde (ou √† la fr√©quence) des √©metteurs, des r√©cepteurs (d√©tecteurs), ou encore aux bandes de transmission atmosph√©rique.

L'infrarouge est associ√© √† la chaleur car, √† temp√©rature ambiante ordinaire, les objets √©mettent spontan√©ment des radiations dans le domaine infrarouge ; la relation est mod√©lis√©e par la loi du rayonnement du corps noir dite aussi loi de Planck. La longueur d'onde du maximum d'√©mission d'un corps noir port√© √† une temp√©rature absolue T (en kelvin) est donn√©e par la relation 0,002898/T connue sous le nom de loi du d√©placement de Wien. Cela signifie qu'√† temp√©rature ambiante ordinaire (T aux environs de 300 K), le maximum d'√©mission se situe aux alentours de 10 őľm, la plage concern√©e √©tant 8-13 őľm. Plac√© √† la surface terrestre, un t√©lescope observant dans cette gamme de longueur d'onde serait donc aveugl√© par le fond thermique √©mis par les objets environnants, c'est pourquoi on envoie les t√©lescopes infrarouges dans l'espace.
Cette association entre l'infrarouge et la chaleur n'est cependant due qu'√† la gamme de temp√©rature observ√©e √† la surface de la Terre. Il est parfaitement possible de g√©n√©rer un rayonnement infrarouge qui ne soit pas thermique, c'est-√†-dire dont le spectre ne soit pas celui du corps noir ; par exemple, les diodes √©lectroluminescentes utilis√©es dans les t√©l√©commandes ¬ę n'√©mettent pas de chaleur ¬Ľ.

Histoire

Le rayonnement infrarouge est intuitivement perceptible par la simple exposition de la peau √† la chaleur √©mise par une source chaude dans le noir, mais il ne fut prouv√© qu'en 1800 par William Herschel, un astronome anglais d'origine allemande, au moyen d'une exp√©rience tr√®s simple : Herschel a eu l'id√©e de placer un thermom√®tre √† mercure dans le spectre obtenu par un prisme de verre afin de mesurer la chaleur propre √† chaque couleur. Le thermom√®tre indique que la chaleur re√ßue est la plus forte du c√īt√© rouge du spectre, y compris au-del√† de la zone de lumi√®re visible, l√† o√Ļ il n'y avait plus de lumi√®re. C'√©tait la premi√®re exp√©rience montrant que la chaleur pouvait se transmettre ind√©pendamment d'une lumi√®re visible (ce ph√©nom√®ne √©tait parfois appel√© √† l'√©poque la chaleur obscure ou rayonnement sombre).
Il a dans le même temps montré qu'un prisme pouvait dévier un rayon calorique.

Utilisations

Chauffage

Les lampes √† capteurs infrarouges sont utilis√©es dans des domaines de la production quotidienne. Les secteurs de l'automobile, l'agroalimentaire, les textiles, la plasturgie, le formatage des mati√®res, les soins du corps etc. sont concern√©s par des applications de chauffage de mati√®res. Ces techniques de chaleur particuli√®res et innovatrices permettent un gain de productivit√© et une √©conomie du co√Ľt de production qui se caract√©rise en temps gagn√© et en √©nergie d√©pens√©e.

Vision nocturne

Article d√©taill√© : Vision de nuit.
Caméra infrarouge de marque FLIR (Forward Looking Infrared Radar), montée sur un hélicoptère UH-1 Huey

Les infrarouges sont utilisés dans les équipements de vision de nuit quand la quantité 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: les objets les plus chauds devenant aussi les plus lumineux.

Thermographie infrarouge

Article d√©taill√© : Thermographie infrarouge.

Il faut également ajouter comme utilisation, en plus de la vision de nuit, tout le domaine de la thermographie infrarouge permettant de voir et de mesurer à distance et sans contact la température d'objets cibles. Dans certains cas un projecteur d'infrarouge associé au système de vision, permet de visualiser des objets sans chaleur intrinsèque, par réflexion.

Photographie infrarouge

Article d√©taill√© : Photographie infrarouge.

Des photographies argentiques et numériques, en couleur ou en noir et blanc, peuvent être faites sur les longueurs d'ondes correspondant à l'infrarouge proche (de 780 nm à 900 nm). Ces photographies ont un intérêt artistique car elles montrent des scènes à l'ambiance étrange, et un intérêt biologique car elles permettent entre autres de repérer l'activité chlorophylienne[1].

Guidage

Article d√©taill√© : Syst√®me de guidage.

Les infrarouges sont √©galement utilis√©s dans le domaine militaire pour le guidage des missiles air-air ou anti-a√©riens : un d√©tecteur infrarouge guide alors le missile vers la source de chaleur que constitue le (ou les) r√©acteur de l'avion cible. De tels missiles peuvent √™tre √©vit√©s par des manŇďuvres sp√©ciales (alignement avec le Soleil) ou par l'utilisation de leurres thermiques.

Détecteur de missiles

Détecteur d'émetteurs d'infrarouge, posé sur un avion militaire, ici un OV-10 Bronco.

Inversement, Il existe des d√©tecteurs infrarouges que l'on pose directement sur la carlingue. Ils servent √† d√©tecter l'arriv√©e d'un missile gr√Ęce au rayonnement infrarouge √©mis par ce dernier.

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 des objets du local surveillé (y compris les murs). La pénétration d'un individu provoque une modification du rayonnement. Lorsque cette modification est constatée sur plusieurs faisceaux (découpage du rayonnement total de la pièce par une lentille de Fresnel), un contact électrique envoie une information d'alarme à la centrale.

Communication

Télécommande à infrarouge

Une utilisation plus commune des rayonnements infrarouges est leur usage dans les commandes √† distance (t√©l√©commandes), o√Ļ ils sont pr√©f√©r√©s aux ondes radio, car ils n'interf√®rent pas avec les autres signaux √©lectromagn√©tiques comme les signaux de t√©l√©vision. Dans ce domaine, il existe plusieurs codages des informations (RC5 pour Philips, SIRCS pour Sony, etc.). Les infrarouges sont aussi utilis√©s pour la communication √† courte distance entre les ordinateurs et leurs p√©riph√©riques. Les appareils utilisant ce type de communication sont g√©n√©ralement conformes aux standards publi√©s par l'Infrared Data Association (IrDA).

La lumi√®re utilis√©e dans les fibres optiques est g√©n√©ralement de l'infrarouge. Pour cette application, on exploite les longueurs d'onde o√Ļ l'absorption propre du mat√©riau constituant la fibre est minimale : 1,3 ¬Ķm et 1,55 ¬Ķm.

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

Article d√©taill√© : Spectroscopie infrarouge.
Article d√©taill√© : Spectroscopie proche infrarouge.
Article d√©taill√© : Astronomie infrarouge.

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 suffit par conséquent à déterminer les principales fonctions chimiques présentes dans l'échantillon.

Le proche infrarouge peut √™tre utilis√© pour d√©terminer la teneur en lipides d'aliments ou d'animaux vivants (ex : saumon atlantique d'√©levage vivant) par une technique non-destructive [2].

L'astronomie infrarouge est difficile √† cause de l'atmosph√®re terrestre. C'est pour cela que les astronomes envoient des satellites infrarouge : IRAS (1983 ; NASA, Royaume-Uni, Pays-Bas), ISO (1995 ; ESA), Wire (1999 ; USA, √©chec au lancement), Spitzer (2003 ; ex-SIRTF, USA), ASTRO-F (2006 ; Japon) et Herschel (2009  ; ESA).

Banque

Billet de 10 euros √† l'infrarouge (√† gauche)

Aujourd'hui, les rayons infrarouges sont aussi utilis√©s pour le contr√īle d'authenticit√© de billets de banque. En effet, ils se pr√™tent particuli√®rement √† la d√©tection de faux billets.

Laser infrarouge

Les lasers infrarouges peuvent être utilisés pour la gravure, la soudure ou la découpe de matériaux. On les trouve aussi dans les lecteurs optiques (CD)...

Références

  1. ‚ÜĎ L'image proche infrarouge : une information essentielle, n¬į25, Inventaire Forestier National (France), 2010. Consult√© le 6 juillet 2010
  2. ‚ÜĎ Solberg C. *, Saugen E., Swenson L. P., Bruun L., Isaksson T. ; Determination of fat in live farmed Atlantic salmon using non-invasive NIR techniques ; Department of Fisheries and Natural Science, Bodo Regional University, N-8049 Bodo, Norway ; Journal of the Science of Food and Agriculture, 2003, Vol. 83, p. 692-696 (en)

Voir aussi

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Liens externes


Wikimedia Foundation. 2010.

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