rayonnement - energie-environnement

RAYONNEMENT
partie 1
Université Pierre et Marie Curie
Michel Dudeck
NSE09 – 4 novembre 2012

RAYONNEMENT
Amplitude Pulsation (s-1) Vecteur d’onde (m-1)Phase à l’origine
0cos( . . )EE tkr
ω
ϕ
=
−+
r
r
rr
2
f
ω
π
=
Fréquence
f ou ν(Hz, s-1)
2
k
π
λ
=
Longueur d’onde
λ(nm = 10-9m, Å)
Vitesse de propagation (m.s-1) vk
ω
=
Vitesse de propagation de la lumière dans le vide c = 299 792,458 km.s-1 ~ 300 000 km.s-1
Eclipse de Jupiter en 1676 - Définition du m : distance parcourue par la lumière en 1/299 792 458s
Lune - Terre : 384 440 km
Soleil - Terre : 149 597 870 km => 8mn 19,005s
Etoile Proxima Centauri (V645 Centauri) –Terre : 39 734 100 000 000 km => 4,2420 A.L.
Galaxie Andromède (M31-NGC) – Terre
=> 2,55 millions d’A.L. =>
f
T
TtTt
.2
2
2.)(
π
π
ω
π
ω
ω
ω
==
==>
=
+
π
λ
λ
2..)(
=
=
>
=
+
kxkxk

RAYONNEMENT 0cos( . . )EE tkr
ω
ϕ
=
−+
r
r
r
r
2
f
ω
π
=
2
k
π
λ
=vk
ω
=
Propagation de la lumière à la vitesse c dans le vide :
v2 ck
ω
ω
λ
π
== =
2c
π
ω
λ
=()
2c
fou
ω
ν
π
λ
=
=
La pulsation et la fréquence s’expriment en fonction
de la longueur d’onde :
Unités employées pour la longueur d’onde :
m, mm, nanomètre (10-9 m), micromètre (10-6 m), picomètre (10-12 m), Angstrom ( 1 Å = 10-10 m)
Un photon – sans masse – transporte une énergie E(J) :
Constante de Planck : h = 6,62606957.10-34 J.s
Energie E inversement proportionnelle à la longueur d’onde
Concept A. Einstein 1905-1917, Découverte : Arthur Compton 1923
Photon = quanta de lumière
.Eh
ν
=
Période T :
Tc
λ
=
c
T
π
πλ
ω
π
2
22 ==

GAMME DE LONGUEUR D’ONDE
Gamma X UV Visible IR radio
10pm 10nm 400nm 800nm 1mm m km
| | | | |
VUV A: 315-400nm
VUV B: 280-315nm
VUV C: 160-280nm
IR proche A: 0,7-1,4 μm
IR moyen B: 3-50 μm
IR lointain C: 50μ-1mm

RAYONNEMENT UV
Rayonnement non visible à l’œil nu – lumière dite « noire »
UV A: 315-400nm ( 95% du rayonnement, ex : piègeage d’insectes, 280-400 imagerie médicale)
UV B: 280-315nm (ex : 230-365 lecture des codes-barres)
UV C: 160-280nm (nocifs mais filtrés par la couche d’ozone, 240-280 : désinfection)
VUV pour Vacuum Ultra violet : 100-200nm
5% de l’énergie solaire totale est dans la gamme de l’UV
ATMOSPHERE TERRESTRE
UVC : absorbé par la couche d’ozone
UVB : absorbés partiellement par la couche d’ozone
UVA : traverse la couche d’ozone
absorption et diffusion moléculaire, réflexion au sol
EFFETS SUR LA SANTE
Effets positifs :
- en faible quantité, nécessaire pour la synthèse de vitamine D
- traiter plusieurs maladies, rachitisme, eczéma
Effets négatifs :
- expositions prolongées au soleil ou rayonnements artificiels (lampes,dispositifs industriels), cancers cutanés, oculaires, vieillissement prématuré peau, cataractes
mais production de mélanine pigment protecteur de la peau
LAMPES
-Fluorescentes – rayonnement UV émis par le gaz absorbé par la surface de la lampe et réémis dans le visible
-Hallogènes – rayonnement UV mais lampe avec verre de protection
Couche d’ozone
Absorption moléculaire =>
dissociation de O2
UV A
Réflexion sol
Facteur albedo (0,1)
neige 0,85,0,9
UV B
UV C
Diffusion moléculaire
(faible longueurs d’onde)