Les bases de la thermodynamique : guide complet
Apprenez les fondamentaux de la thermodynamique : les quatre lois, le transfert de chaleur, l'entropie, l'enthalpie et le cycle de Carnot avec des exemples pratiques.
Qu'est-ce que le spectre electromagnetique ?
Le spectre electromagnetique est la gamme complete de toutes les frequences de rayonnement electromagnetique, des ondes radio de tres basse frequence aux rayons gamma de tres haute frequence. Toutes les formes de rayonnement electromagnetique voyagent a la vitesse de la lumiere dans le vide (environ 3 x 10^8 m/s) et sont des ondes transversales composees de champs electriques et magnetiques oscillants. La relation entre la frequence (f), la longueur d'onde (lambda) et la vitesse de la lumiere (c) est : c = f x lambda. Plus la frequence est elevee, plus la longueur d'onde est courte et plus l'energie par photon est elevee (E = h*f, ou h est la constante de Planck).
Ondes radio et micro-ondes
Les ondes radio ont les longueurs d'onde les plus longues (de quelques millimetres a des centaines de kilometres) et les frequences les plus basses. Elles sont utilisees pour les communications radio AM et FM, la television, les communications par satellite et le Wi-Fi. Les micro-ondes (longueurs d'onde de 1 mm a 30 cm) sont utilisees dans les fours a micro-ondes (qui excitent les molecules d'eau a 2,45 GHz), les radars, les communications cellulaires et les liaisons par satellite. Le fond diffus cosmologique, le rayonnement residuel du Big Bang, est dans le domaine des micro-ondes.
Infrarouge et lumiere visible
L'infrarouge (longueurs d'onde de 700 nm a 1 mm) est associe a la chaleur. Tout objet au-dessus du zero absolu emet un rayonnement infrarouge. Les cameras thermiques detectent l'infrarouge pour visualiser les differences de temperature. Les telecommandes utilisent l'infrarouge proche. La lumiere visible (400-700 nm) est la petite portion du spectre que l'oeil humain peut detecter. Le violet (400 nm) a la frequence la plus elevee et le rouge (700 nm) la plus basse. L'arc-en-ciel affiche le spectre visible complet, avec toutes les couleurs intermediaires (bleu, vert, jaune, orange) entre les deux extremes.
Ultraviolet, rayons X et rayons gamma
L'ultraviolet (10-400 nm) provient principalement du soleil. Les UV-A (315-400 nm) causent le bronzage, les UV-B (280-315 nm) causent les coups de soleil et les UV-C (100-280 nm) sont germicides mais absorbes par la couche d'ozone. Les rayons X (0,01-10 nm) penetrent les tissus mous mais sont absorbes par les os, ce qui permet la radiographie medicale. Les rayons gamma (moins de 0,01 nm) sont produits par les reactions nucleaires et les supernovae. Ils sont utilises en radiotherapie pour detruire les cellules cancereuses. Les rayonnements a haute energie (UV, X, gamma) sont ionisants et peuvent endommager l'ADN.
Applications et protection
Chaque partie du spectre a des applications specifiques. Les ondes radio pour les telecommunications, les micro-ondes pour la cuisine et les radars, l'infrarouge pour le chauffage et la vision nocturne, la lumiere visible pour la vision et la photosynthese, l'ultraviolet pour la sterilisation et la fluorescence, les rayons X pour l'imagerie medicale et le controle de securite, les rayons gamma pour la radiotherapie et la sterilisation alimentaire. La protection contre les rayonnements nocifs inclut la creme solaire (UV), les tabliers de plomb (rayons X) et les enceintes blindees (gamma). L'equilibre entre les applications benefiques et la protection contre les dangers est un theme central de la physique des rayonnements.