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Analyse spectrale Rayonnement infrarouge

Analyse spectrale Rayonnement infrarouge

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LA SPECTROSCOPIE
INFRAROUGE
Département de Physique
MasterInternational:
Physique Appliquée et
Ingénierie Physique
KOURYANI MOHAMED
Préparé par :
I. Le rayonnement infrarouge
II. FONCTIONNEMENT
1) Latransmissioninfrarougebaséesurlesrayonsdelumières
2)Lesdifférentesfaçonsdetransmettrel'infrarouge
3)FonctionnementcaméraIR
4)L’applicationphysique
III. UTILISATIONS DE L'INFRAROUGE
Dans la vie quotidienne et dans les différents domaines
1) Chauffage
2) Visionnocturne
3) Guidage
4) Détecteursd'intrusion
5) Communication
❑ Découvert en 1800 par Frédéric Wilhelm Hershel
❑ Radiations localisées au-delà des longueurs d’onde dans le
rouge, entre la région du spectre visible et des ondes
hertziennes.
I - Le rayonnement infrarouge
• Mesure de T dans ≠ zones du spectre solaire : maximum en dehors du visible
télescopes construits par HERSCHEL
❑ Domaine infrarouge de 0,8 μm à 1000 μm
❑ Divisé en 3 catégories :
- proche infrarouge : 0,8 à 2,5 μm ; 12500 - 4000 cm-1
- moyen infrarouge : 2,5 à 25 μm ; 4000 - 400 cm-1
- lointain infrarouge : 25 à 1000 μm ; 400 - 10 cm-1
II.FONCTIONNEMENT
1) La transmission infrarouge basée sur les rayons de lumières
▪ La transmission infrarouge, c'est lorsqu'on utilise les rayons de lumières qui
ont une longueur d'ondes plus basse que celle du rouge.
▪ Il y a différentes façons de transmettre des données par infrarouge (type de
modulation),comme par exemple utiliser un code morse, ou encore faire varier
la longueur de l'onde, ou mixer les deux, etc.
▪ Une transmission infrarouge consiste à envoyer un code à l'aide d'une diode
infrarouge.
▪ La diode clignote et les durées allumée/éteinte correspondent à des 0 ou 1, ce
code est de nature binaire.
▪ Le récepteur (qui peut être une télé, un appareil photo, un portable...)
contient une photo diode qui devient passante chaque fois qu'elle reçoit cette
lumière infrarouge.
▪ Un décodeur va transformer ces séries de 0 et 1 en codes correspondant à
des actions (éteindre la télé, monter le volume, ajouter la lettre "A" au
message du portable...). Un code spécial est parfois envoyé à la fin de la
communication.
▪ Le principe de l'infrarouge vient de l'émission d'une lumière, diffuse ou focalisée,
cette émission subit les mêmes règles physiques que toute lumière, diffraction,
réfraction, absorption et réflexion.

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Analyse spectrale Rayonnement infrarouge

  • 1. LA SPECTROSCOPIE INFRAROUGE Département de Physique MasterInternational: Physique Appliquée et Ingénierie Physique KOURYANI MOHAMED Préparé par :
  • 2. I. Le rayonnement infrarouge II. FONCTIONNEMENT 1) Latransmissioninfrarougebaséesurlesrayonsdelumières 2)Lesdifférentesfaçonsdetransmettrel'infrarouge 3)FonctionnementcaméraIR 4)L’applicationphysique III. UTILISATIONS DE L'INFRAROUGE Dans la vie quotidienne et dans les différents domaines 1) Chauffage 2) Visionnocturne 3) Guidage 4) Détecteursd'intrusion 5) Communication
  • 3. ❑ Découvert en 1800 par Frédéric Wilhelm Hershel ❑ Radiations localisées au-delà des longueurs d’onde dans le rouge, entre la région du spectre visible et des ondes hertziennes. I - Le rayonnement infrarouge • Mesure de T dans ≠ zones du spectre solaire : maximum en dehors du visible télescopes construits par HERSCHEL
  • 4. ❑ Domaine infrarouge de 0,8 μm à 1000 μm ❑ Divisé en 3 catégories : - proche infrarouge : 0,8 à 2,5 μm ; 12500 - 4000 cm-1 - moyen infrarouge : 2,5 à 25 μm ; 4000 - 400 cm-1 - lointain infrarouge : 25 à 1000 μm ; 400 - 10 cm-1
  • 5. II.FONCTIONNEMENT 1) La transmission infrarouge basée sur les rayons de lumières ▪ La transmission infrarouge, c'est lorsqu'on utilise les rayons de lumières qui ont une longueur d'ondes plus basse que celle du rouge. ▪ Il y a différentes façons de transmettre des données par infrarouge (type de modulation),comme par exemple utiliser un code morse, ou encore faire varier la longueur de l'onde, ou mixer les deux, etc. ▪ Une transmission infrarouge consiste à envoyer un code à l'aide d'une diode infrarouge. ▪ La diode clignote et les durées allumée/éteinte correspondent à des 0 ou 1, ce code est de nature binaire. ▪ Le récepteur (qui peut être une télé, un appareil photo, un portable...) contient une photo diode qui devient passante chaque fois qu'elle reçoit cette lumière infrarouge. ▪ Un décodeur va transformer ces séries de 0 et 1 en codes correspondant à des actions (éteindre la télé, monter le volume, ajouter la lettre "A" au message du portable...). Un code spécial est parfois envoyé à la fin de la communication.
  • 6. ▪ Le principe de l'infrarouge vient de l'émission d'une lumière, diffuse ou focalisée, cette émission subit les mêmes règles physiques que toute lumière, diffraction, réfraction, absorption et réflexion.
  • 7. 2) Les différentes façons de transmettre l'infrarouge Le codage des bits peut s'effectuer de deux manières différentes : ▪ en mode synchrone : Dans ce cas, c'est la présence d'une émission lumineuse pendant un certain temps, code la valeur 1. A l'inverse, l'absence de lumière pendant cette même durée code un 0. ▪ en mode asynchrone : Dans ce cas, la durée de pause entre deux impulsions lumineuses assure le codage des bits (20 ms = 0 ; 36 ms = 1).
  • 8. 3) Fonctionnement caméra IR Le fonctionnement de la caméra IR A partir des signaux délivrés par le système de thermographie ou restitués par un enregistreur magnétique, il est possible d'effectuer par voie analogique un certain nombre de traitements simples dont le plus courant est l'étalonnage de l'image en températures. A chaque tension vidéo, et chaque température de champ observé, le système fait correspondre un niveau de luminance d'un moniteur de visualisation monochrome.
  • 9. ▪ Une lentille spéciale fait converger les rayonnements infrarouges émis par les objets. ▪ Le détecteur infrarouge créé un motif de température très détaillé appelé thermo gramme. L’information nécessaire pour le créer est obtenue en un trentième de seconde. Cette information est obtenue à partir de quelques milliers de points dans le champ de vision du détecteur. ▪ Le thermo gramme créé est traduit en impulsions électriques. ▪ Ces impulsions sont envoyées vers une puce qui interprète le signal : elle transforme l’information des impulsions en informations pour l’affichage. ▪ L’information est envoyée vers un écran vidéo, où elle apparaît en couleur, selon l’intensité du rayonnement Le fonctionnement de la caméra IR
  • 10. 4) L’application physique La loi de Wien : ▪ Elle tient son nom de William Herschel (1864-1928), physicien allemand connu pour ses travaux sur le rayonnement de la chaleur et qui reçût le prix Nobel de physique en 1911. ▪ Elle permet de calculer la température d’un corps en fonction de la longueur d’onde où le rayonnement du corps est le plus intense : T : température du corps en Kelvin λmax : longueur d’onde où le rayonnement du corps est le plus intense b : constante de Wien - b = 2,897.10-3 m.K
  • 11. La température en fonction de la longueur d'onde Grâce à cette loi, il est possible de déterminer la température d’un corps chaud
  • 12. III.UTILISATIONS DE L'INFRAROUGE 1) Dans la vie quotidienne et dans les différents domaines Chauffage ❖ Les lampes à infrarouge sont utilisées dans des domaines de la production quotidienne. Les secteurs de l'automobile, l'agroalimentaire,, la plasturgie, le formatage des matières, les soins du corps, etc... sont concernés par des applications de chauffage de matières. Ces techniques de chaleur particulières et innovatrices permettent un gain de productivité et une économie du coût de production qui se caractérise en temps gagné et en énergie dépensée
  • 13. Vision nocturne ❖ Les infrarouges sont utilisés dans les équipements de vision de nuit, quand la quantité de lumière est tellement faible, qu'on ne peut même pas l'amplifier suffisamment, pour voir les objets. Le rayonnement est détecté puis affiché sur un écran, les objets les plus chauds devenant aussi les plus lumineux.
  • 14. Guidage ❖ Les infrarouges sont également utilisés dans le domaine militaire pour le guidage des missiles air-air ou antiaériens: un détecteur infrarouge guide alors le missile vers la source de chaleur que constitue le (ou les) réacteur(s) de l'avion cible.
  • 15. Détecteurs d'intrusion • Certains détecteurs de mouvements (associés aux systèmes de détection d'intrusion) appelés IRP (pour Infra Rouge Passif), utilisent le rayonnement en infrarouge émis par l'ensemble des objets du local surveillé (y compris les murs). La pénétration d'un individu provoque une modification du rayonnement. Lorsque cette modification est constatée sur plusieurs faisceaux (découpage du rayonnement total de la pièce par une lentille de Fresnel), un contact électrique envoie une information d'alarme à la centrale.
  • 16. Communication ❖ Une utilisation plus commune est leur usage dans les commandes à distance (télécommandes), où ils sont préférés aux ondes radio, car ils n'interfèrent pas avec les autres signaux électromagnétiques comme les signaux de télévision
  • 17. ❖ Aujourd'hui, les rayons infrarouges sont aussi utilisés pour le contrôle d'authenticité de billets de banque. De cette manière, ils se prêtent particulièrement pour la détection de faux billets