Chapitre 6. IR, UV, rayons X

 
I - Domaines des radiations électromagnétiques : IR, UV, rayons X
 
Les radiations électromagnétiques peuvent être décomposées dans ces différentes composantes :
 

 
Toutes les radiations électromagnétiques sont régies par la double propriété suivante :


PLUS LA LONGUEUR D'ONDE DE LA RADIATION ÉLECTROMAGNÉTIQUE EST PETITE, PLUS LA RADIATION  EST ÉNERGÉTIQUE  ET PLUS ELLE EST PÉNÉTRANTE.
 
II - Les infrarouges IR (~ 800 nm < lambda < ~ 1 mm)
 
1.Généralités
 
      Découverte : c'est en 1800 que William Herschel (1738 - 1822, allemand) découvrit l'existence des infrarouges.
Il plaça un thermomètre dans le spectre obtenue à partir d'une lumière blanche afin de déterminer la température spécifique de chaque couleur. Il trouva que la température augmentait lorsqu'on déplaçait le thermomètre du bleu vers le rouge et qu'elle atteignait un maximum dans la zone non colorée qui borde le rouge.
 
     Effets des radiations infrarouges : les infrarouges sont des radiations "peu" énergétiques et "peu" pénétrantes ("peu" par rapport aux UV et "très peu" par rapport aux rayons X).
Ils sont incapables de pénétrer en profondeur la peau mais interagissent avec la couche superficielle provoquant la sensation de chaleur.
 
2. Applications des rayonnements infrarouges
 
      Les utilisations des infrarouges sont nombreuses et variées. Elles reposent toutes sur l'idée suivante : un corps chaud émet des infrarouges dont la longueur d'onde est directement liée à sa température.
 

 
III - Les ultraviolets (~10 nm < lambda < ~400 nm)
 
1.Généralités
 
     Découverte : après la découverte des infrarouges, Inglefield suggéra en 1803 qu'il pouvait y avoir des radiations invisibles au-delà du violet, les ultraviolettes, leur existence fut démontrée par Johann Wilhelm Ritter (1776 - 1810, allemand) et William Hyde Wollaston (1766 - 1828, anglais) par l'action chimique des UV sur des sels d'argent.
 
     Effets des rayonnements UV : les UV sont "assez énergétiques et "assez" pénétrants et ceci d'autant plus que la longueur d'onde est petite ("assez" par rapport aux IR "assez peu" par rapport aux RX).
 
     Classification : les UV (10 nm - 400 nm) sont subdivisés en 3 domaines.
   • Les rayons UVC : ~10 < lambda < ~ 280 nm
Ils sont en puissance les plus nocifs. Toutefois, ils n'atteigne jamais la surface terrestre, car l'atmosphère les absorbe à 99 % par filtrage (la fabrication de la couche d'ozone dans l'atmosphère les absorbe en totalité).
   • Les rayons UVB : ~ 280  < lambda < ~ 320 nm
Les UVB représentent 5 % des UV solaires.
Ce sont des rayonnements qui provoquent les coups de soleil, le vieillissement de la peau et aussi le cancer de la peau. En outre, ils réduisent la croissance des plantes.
Les "flash" du soudeur et "l'œil rouge" du skieur sont deux résultats bien connus d'une exposition intense sans protection aux rayons UVB.
   • Les rayons UVA : ~ 320 < lambda < ~ 400 nm
Les UVA représentent 95 % des UV solaires qui arrivent à la surface de la Terre.
C'est cette lumière ultraviolette qui (en conjonction avec l'UVB) est responsable du bronzage. Toutefois, alors que les UVB induisent un épaississement de l'épiderme et protègent la peau, les UVA ne provoquent qu'un léger hâle. Malheureusement, les UVA et B "bronzent" les yeux autant que la peau ... Plusieurs recherches ont démontré que ces rayons contribuent à accélérer la formation de la cataracte.
Les UVA sont néfastes même si on ne remarque pas immédiatement leur action qui est lente et cumulative.
Les UVA peuvent endommager la peinture et les plastiques de l'extérieur.
 
2.Applications
 
La principale utilisation des UV est lastérilisationde l'eau potable, des piscines, des instruments chirurgicaux ...
 
IV - Les rayons X (~0.01 nm < lambda < ~ 10 nm)
 
1.  Généralité
 

 
2. Facteurs d'absorption des rayons X

 


 3. Applications des rayonnements X
 
Les rayons X sont très utilisés en médecine : radiographie, tomodensitométrie (scanner) et radiothérapie. Mais ils sont également très utilisés dans la recherche pour explorer la structure de la matière.