Infraroge

Tièra de 1000 articles que totas las Wikipèdias deurián aver.

Lo raionament infraroge es l'ensemble dei raionaments electromagnetics qu'an una longor d'onda situada entre la lutz visibla e lei microondas. Descubèrt en 1800 per William Herschel, venguèt un element important de la tecnologia modèrna durant la segonda mitat dau sègle XX amb d'aplicacions en medecina, en quimia, dins l'industria e dins l'armament.

Imatge termic d'un gat realizat gràcias a un captor de raionaments infraroges.

IstòriaModificar

La descubèrta de l'infraroge e de sei proprietatsModificar

 
Retrach de William Herschel realizat vèrs 1785.

La descubèrta dau raionament infraroge foguèt realizada per l'astronòm anglés William Herschel (1738-1822). Per aquò, realizèt una experiéncia simpla amb un termomètre e un prisma. Son objectiu èra de mesurar la temperatura de cada color que compausa la lutz blanca. Son termomètre mostrèt una aumentacion de la temperatura vèrs lo roge que continuava en delà de la lutz visibla[1]. Concluguèt a l'existéncia d'un raionament invisible. Lo tèrme « infraroge » es atestat en 1867[2].

Lo desvolopament dei captors infrarogesModificar

Lo desvolopament de captors capables de detectar lei raionaments infraroges una consequéncia majora de lor descubèrta. Tre lo sègle XIX, divèrsei trabalhs pioniers foguèron menats per lo fisician italian Leopoldo Nobili (1785-1834)[3], l'astronòm John Herschel (1792-1871)[4] ò per l'engenhaire militar britanic William de Wiveleslie Abney (1843-1920). Permetèron la descubèrta d'un captor infraroge primitiu e, subretot, la concepcion d'una emulsion fotografica sensibla ais infraroges en 1877. Aquò permetèt a Abney d'estudiar l'espèctre dau Soleu.

En 1879, la descubèrta de la lèi de Stefan-Boltzmann permetèt d'explicar empiricament lo raionament dau còrs negre[5]. En particular, mostrèt que lo raionament dau còrs uman se situa principalament dins lo domeni infraroge. Puei, en 1892, Willem Henri Julius (1860-1925) publiquèt 20 espèctres infraroges de compausats organics[6]. Aquelei trabalhs mostrèron l'interès d'utilizar l'infraroge per detectar e identificar d'objèctes « cauds ».

Dins lo domeni de la quimia, aquò menèt a un melhorament continú dei metòdes d'espectroscòpia que venguèt pauc a pauc una tecnica usuala dins lei laboraròris d'analisi. Dins lo domeni militar, lei conoissenças sus leis infraroges foguèron utilizadas per desvolopament de captors e de sistèmas de guidatge. Per exemple, en 1945, leis Alemands adoptèron lo captor Zielgerät 1229 destinat ai tiraires d'elèit. Un autre exemple es la multiplicacion de missils guidats vèrs de fònts d'emission termica durant la Guèrra Freja[7]. Pauc a pauc, aquelei tecnologias se difusèron vèrs lo civiu.

Lo desvolopament deis autrei recèrcas sus l'infrarogeModificar

Dins lo corrent de la segonda mitat dau sègle XX, leis infraroges foguèron l'objècte de recèrcas novèlas. Per exemple, en 1911, foguèt imaginat lo principi dau termomètre infraroge per Charles R. Darling[8]. Lei premiers modèls apareguèron durant leis ans 1930 après l'aparicion de l'electronica. Una autra aplicacion importanta foguèt desvolopada pendent la segonda mitat dau sègle XX. Es lo lasèr infraroge que permet d'agantar de poissanças importantas.

DefinicionsModificar

Lo domeni de l'infraroge es devesit en mai d'una plaja de frequéncias. Lei pus importantas son dichas « IR pròche », « IR mejan » e « IR luechenc ». Marcan una aumentacion progressiva de la longor d'onda de la radiacion. Pasmens, sei limits varian fòrça segon leis organismes e lei nòrmas, çò que complica lo vocabulari e lei notacions. Ansin, en fotonica e en optica, lei tres domenis son respectivament notats PIR, MIR e LIR[9] :

Désignacion Simbòl Longor d'onda
Infraroge pròche PIR 0,78 – 3 µm
Infraròuge mejan MIR 3 – 50 µm
Infraroge luenchenc LIR 50 µm – 5 mm

En fotobiologia e en fotoquimia, s'utilizan de definicions fòrça diferentas[10], especialament au nivèu deis infraroges pròche e mejan :

Désignacion Simbòl Longor d'onda
Infraroge pròche IR-A 0,7 - 1,4 µm
Infraròuge mejan IR-B 1,4 – 3 µm
Infraroge luenchenc IR-C 3 - 1 000 µm

Pasmens, lei definicions pus instablas son aquelei presentas dins lo camp scientific. D'efiech, i a pas d'acòrdis sus la màger part dei limits utilizats, compres aquelei marcant lo començament e la fin dau domeni infraroge. Dins aquelei tèxtes, es donc totjorn necessari de precisar lei bòrnas chausidas :

Désignacion Simbòl Longor d'onda
Infraroge pròche NIR (0,7-1) - 2,5 µm
Infraròuge mejan MIR 2,5 – (25-40) µm
Infraroge luenchenc FIR (25-40) – (200-350) µm

AplicacionsModificar

Aplicacions scientificasModificar

 
Imatges en lutz visible e en infraroge de la Nebulosa d'Orion mostrant l'interès de l'astronomia infraroja per estudiar certaneis objèctes.

Leis infraroges an d'aplicacions nombrosas en sciéncia car son estudi permet, dins mai d'una disciplina, d'obtenir d'informacions suplementàrias. En quimia, l'espectrocòspia infraroja permet ansin de detectar certanei tipes de liason quimica ò de grop foncionau. Amb l'ajuda d'autrei tecnicas d'espectrocòspia coma l'espectroscòpia Raman ò la resonància magnetica nucleara, es utilizada frequentament per identificar l'estructura moleculara d'un compausat organica.

L'autre ensemble major deis usatges scientifics deis infraroges recampa divèrsei metòdes d'observacion desvolopadas en astronomia, en biologia ò en fotografia. En astronomia, en causa de l'absorpcion deis infraroges per l'atmosfèra terrèstra, aquò necessita generalament la mesa en orbita d'un telescòpi espaciau. Son estudi presenta un interès important per observar leis objèctes esconduts per de nivèus interstellars coma, per exemple, lo centre de la Via Lactèa.

En biologia, la mesura dei raionaments infraroges emes per un objècte permet de mesurar sa temperatura sensa contacte dirècte. Dicha termografia, aquela tecnica a d'aplicacions variadas en medecina ò en engenhariá.

Aplicacions militarasModificar

 
Fotografia d'un avion militar que tira dos loires destinats a atraire de missils de guidatge infraroge.

En matèria d'armament, leis infraroges presentan de proprietats interessantas. La pus anciana es la possibilitat d'utilizar un captor infraroge per guidar un missil vèrs una fònt de calor. Se totei lei veïculs son en teoria vulnerables a una tala menaça, leis aplicacions regardan mai que mai lo combat aerian. D'efiech, leis avions e leis elicoptèrs son obligats de faire foncionar son motor durant lo vòl e pòdon pas aisament embarcar, per de questions de leugieretat, embarcar de sistèmas permetent de diluir son raionament infraroge[11].

La vision nuechenca es lo segond aspècte major de l'integracion dei sabers sus l'infraroge dins leis armadas modèrnas. Gràcias a de sistèmas d'amplificacion, permet d'esplechar de quantitats fòrça feblas de lutz per produrre un imatge. Aquò a autorizat lo debanament continú dei combats coma o mostrèt la Guèrra de Kowait en 1991. Uei, existís d'aplicacions civilas d'aquelei tecnologias.

ComunicacionModificar

A distància corta, es possible d'utilizar de raionaments infraroges modulats per transmetre una informacion. En causa de l'absorpcion deis infraroges per l'atmosfèra, son fòrça utils per lei sinhaus destinats a un endrech precís e limitat coma una television ò un ordinator plaçats dins un ostau.

Lasèrs infrarogesModificar

Lei lasèrs infraroges pòdon servir per gravar, copar ò soudar de materiaus dins l'industria. Pòdon tanben servir en telemetria per mesurar de distàncias fixas ò dinamicas. Enfin, foguèron presents dins de lectors optics de CD avans d'èsser remplaçats per de lasèrs blau-violet.

AnnèxsModificar

Liames intèrnesModificar

BibliografiaModificar

  • (fr) Didier Biau, Les Applications industrielles de chauffage par rayonnement infrarouge, Eyrolles, 1986.
  • (fr) Gilbert Gaussorgues, La Thermographie infrarouge, Technique et documentation, 1980.
  • (fr) Philippe Herbin e Hervé Dubuisson, Observation infrarouge de l’atmosphère terrestre, ISTE Editions, 2016.
  • (en) John Lester Miller, Principles of Infrared Technology, Springer, 1994.

Nòtas e referénciasModificar

  1. (en) Michael Rowan-Robinson, Night Vision: Exploring the Infrared Universe, Cambridge University Press, 2013, p. 23.
  2. (fr) Edmond Becquerel, La lumière, ses causes et ses effets. Sources de lumière, 1867-1868, p. 141.
  3. (fr) Leopoldo Nobili, "Description d'un thermo-multiplicateur ou thermoscope électrique", Bibliothèque Universelle, 1830, 44 : 225–234.
  4. (en) John F. W. Herschel, "On chemical action of rays of solar spectrum on preparation of silver and other substances both metallic and nonmetallic and on some photographic processes", Philosophical Transactions of the Royal Society of London, 1840, 130: 1–59.
  5. (de) J. Stefan, "Über die Beziehung zwischen der Wärmestrahlung und der Temperatur", Sitzungsberichte der Kaiserlichen Akademie der Wissenschaften, 1879, 79 : 391–428.
  6. (nl) Willem Henri Julius, Bolometrisch onderzoek van absorptiespectra, 1892.
  7. En particular, lei missils amb un guidatge infraroge son fòrça interessants dins lo combat aerian. Per exemple, lo missil estatsunidenc AIM-9 Sidewinder, intrat en servici en 1956 e totjorn fòrça utilizat au sègle XXI, utiliza un tau sistèma per agantar son objectiu.
  8. (en) Charles R. Darling, "Pyrometry : A practical treatise on the measurement of high temperatures", Рипол Классик,‎ 1920, pp. 29-100.
  9. Aquela division es formalizada dins la version 2007 de la nòrma internacionala ISO 20473.
  10. Aquela definicion es utilizada per la Comission Internacionala de l'Esclairatge.
  11. Dins aquò, existís desenant de brolhaires que son capables d'emetre de quantitats importantas d'infraroges per trebolar lo foncionament dei captors dei missils.