Ondes lectromagntiques La lumire occupe une toute petite

Ondes électromagnétiques La lumière occupe une toute petite place dans le domaine des ondes « électromagnétiques » où l'on compte également rayonnements ultraviolet et infrarouge, ainsi que les rayons X, les ondes hertziennes. . . 1 3 2 3 pm 1. rayonnement 3 nm 5 4 3 mm 2. rayons X 4. rayonnement visible 6 7 3 mm 3 m 3 km 3. Rayonnement ultraviolet (UV) 5. rayonnement infrarouge (IR) 6. « micro-ondes » 7. ondes hertziennes (radar, TV, FM, radio AM)

Rayonnement électromagnétique d’un corps Tout corps, du fait de sa température, émet de l’énergie sous forme de rayonnement électromagnétique. Corps ( température T, émissivité e ) rayonnement Les propriétés de ce rayonnement : - longueurs d’onde des radiations ; - puissance P du rayonnement. dépendent : - de la température T du corps ; - de la nature du corps. N. D. L. R. La température T est la température absolue, exprimée en kelvin (K), unité légale. T (K) = q (°C) + 273

Le corps noir Ce modèle théorique désigne un corps qui absorbe toute l’énergie électromagnétique qu’il reçoit, sans la réfléchir ni la diffuser. Comme il absorbe tout le rayonnement reçu, y compris la lumière, on lui donne le nom de corps noir. Energie lumineuse incidente Toute l’énergie est absorbée Ni réflexion, ni diffusion L’énergie qu’il absorbe lui confère une certaine température T. Selon Kirchhoff, il va à son tour émettre un rayonnement électromagnétique. Corps noir (température T) Energie rayonnante Le rayonnement du corps noir ne dépend que de sa température.

Loi de Stefan. La puissance rayonnante émise par le corps noir ne dépend de sa température. Pour 1 m 2 de surface émissive : P = σ. T 4, avec (σ = 5, 7. 10 -8 W. m-2. K-4). P, « puissance surfacique » , en W. m-2. Loi de Wien. Le spectre d’émission du corps noir est un spectre continu, encore appelé spectre thermique. La puissance émise est maximale pour une longueur d’onde pic telle que : pic. T = 2, 9. 10 -3 m. K. Spectres thermiques du corps noir pour T = 300 K et T = 6000 K Puissance surfacique (en W. m-2) pic=0, 5 µm pic=10 µm Longueur d’onde (en micromètres) Ainsi, plus l’objet est chaud, plus importante est la puissance surfacique émise, et plus faible est la longueur d’onde du maximum d’émission ( pic).

Cas d’un corps non noir La puissance rayonnante émise dépend de la nature du corps, elle est égale à celle qui serait émise par un corps noir de même température, multipliée par un coefficient e. P = e. σ. T 4 e est appelée émissivité de la substance : e 1 (sans unité). L’émissivité dépend du matériau et est définie par comparaison à un modèle théorique du corps noir. Bien sûr, pour un corps noir, e = 1. Les étoiles, le Soleil peuvent être considérés comme des corps noirs. Un sol sans végétation a une émissivité voisine de 0, 85. Les surfaces métalliques qui réfléchissent pratiquement toute la lumière qu’ils reçoivent, et donc absorbent très peu de rayonnement, ont une émissivité faible ( e 0)

Comment fonctionne la caméra thermique ? 240 pixels 320 pixels Objectif Détecteur Le détecteur est sensible aux radiations visibles et infrarouges. L’analyse du rayonnement visible émis par le corps permet de connaître son émissivité e. La mesure de la puissance du rayonnement émis permet ensuite de connaître sa température par la relation P = e. s. T 4. N. D. L. R. Les couleurs observées sur les clichés sont artificielles, le rayonnement correspondant étant invisible. Elles permettent simplement un meilleur contraste entre les différentes zones de températures.

L’effet de serre (Wood ; 1909) Le graphique ci-dessous que analogie le verre aux possède la (celui-ci propriété Par contre il ne transmet pas le par rayonnement ultraviolet L’effet de serre est ainsi montre appelé maisons de verre Ilest ne transmet pas non plus l’infrarouge lointain ( > 3, 0 mm), est de se laisser par le C’est rayonnement visible (0, 45 <qui < majoritairement réfléchi). pourleurs cette raison qu’on ne peut utilisées par lestraverser jardiniers pour protéger cultures desmm rigueurs également 0, 75 mm) réfléchi. etàletravers procheune infrarouge pas bronzer vitre. (0, 75 mm < < 3, 0 mm) issus du du climat. soleil. Facteur de transmission 1, 0 0, 5 0 0 0, 25 0, 75 1, 0 2, 0 3, 0 4, 0 5, 0 Longueurs d’onde, en mm (3 échelles différentes) 25 45

Capteur solaire thermique L’effet de serre est donc la capacité d’une substance à se laisser Ces objets vontsolaire émettre du rayonnement infrarouge de grande Le rayonnement transmis le verre provoque l’échauffement traverser par un rayonnement (enpar l’occurrence la lumière visible) longueur d’onde qui sera pour une grande part réfléchi ou diffusé des qui opaque se trouvent dans la serre. tout objets en étant pour un autre type de rayonnement (dans le par la surface de verre. De l’énergie se trouve ainsi capturée. cas présent les infrarouges). verre absorbeur visible infrarouge

Une serre JOUR salade sol sableux serre (plastique translucide ou verre) NUIT IR émis par le sol (énergie solaire absorbée le jour) IR perdus IR réémis par la paroi de la serre (verre ou plastique) rayonnement solaire incident (avant et après la paroi de la serre)

A l’échelle de la Terre, la substance responsable de l’effet de serre n’est évidemment pas du verre. Il s’agit d’un certain nombre de gaz qu’on trouve dans l’atmosphère, soit naturellement, soit du fait de l’activité humaine (le plus souvent du fait des deux) et qu’on dénomme "gaz à effet de serre". Par gaz à effet de serre, on pense tout de suite au dioxyde de carbone, mais il en existe bien d’autres comme le méthane (on accuse même les vaches)… mais aussi la vapeur de cette eau tellement nécessaire à notre existence ! Il faut savoir que l’effet de serre est indispensable à notre survie puisqu’il maintient l’équilbre thermique de la planète… … Mais TROP C’EST TROP !!