INFRAROUGE
Transmission du rayonnement
Transmission par l'atmosphère
La transmission par l'atmosphère est liée à la concentration des gaz et des particules qui constituent cette atmosphère ; elle dépend donc de très nombreux facteurs, en particulier de l' absorption propre à chaque gaz, des conditions météorologiques, de la température et de l'altitude.
L'azote et l'oxygène, composants fondamentaux de l'air, ne présentent aucune absorption dans tout le domaine infrarouge, mais les autres gaz : CO2, O3, N2O, CO, etc., et la vapeur d'eau possèdent des zones d'absorption spécifiques, qui correspondent à certains modes de vibration moléculaire. Si l'on désigne par l l'épaisseur d'atmosphère traversée et par k0(ν) le coefficient d'absorption sous la pression p0, l'intensité incidente du rayonnement I0 est atténuée et l'intensité I transmise est donnée par la loi de Beer-Lambert :
La concentration en volume du gaz carbonique par exemple reste constante et voisine de 0,03 p. 100 ; sa pression partielle p varie donc comme la pression atmosphériquepa qui décroît suivant une loi exponentielle en fonction de l'altitude z :
Absorption de l'atmosphère
Encyclopædia Universalis France
Chaque gaz absorbant possède des bandes d'absorption dont la position est bien définie et dont la largeur dépend de l'épaisseur traversée. La vapeur d'eau présente de très fortes absorptions vers 1,3, 1,75, 2,75 et 6 μm ; le dioxyde de carbone vers 2,0, 2,7, 4,25 et 14,5 μm ; l'ozone vers 9,5 μm en haute altitude. Par suite de la présence de l'ozone à haute altitude, l'absorption n'est pas identique selon la verticale. On peut observer quelques zones spectrales de transparence (zones où il n'y a pas d'absorption), définissant des fenêtres atmosphériques, qui sont utilisées pour la détection ou le guidage des engins et dans le domaine des télécommunications en infrarouge, en particulier dans l'application du phénomène laser. Ces fenêtres de transparence se situent au voisinage de 1,05, 1,20, 1,65, 2,2, 3,8 et 10 μm.
En plus du phénomène d'absorption, on doit tenir compte de l'atténuation du rayonnement infrarouge par la brume, le brouillard ou les fumées.
Transmission par les matériaux d'optique
Lame de germanium
Encyclopædia Universalis France
Beaucoup de matériaux d'optique transparents dans le visible le sont aussi dans l'infrarouge plus ou moins proche. En général, tous les verres, flints ou crowns possèdent une zone de transparence limitée à 2,8 μm, cette limite étant due essentiellement à la présence d'eau dans le verre. Certains verres comme le VIR3 (Sovirel), à base de germanate de plomb, sont transparents jusqu'à 5 μm ; les verres de trisulfure d'arsenic As2S3 (Barr et Stroud) ou de pentasélénium d'arsenic As2Se5 (Sovirel) sont transparents dans l'infrarouge plus lointain. Ces derniers verres ont des indices de réfraction assez élevés : 1,8 pour le VIR3, 2,4 pour As2S3 et 2,7 pour As2Se5.
Il existe également des verres frittés appelés Irtran (Eastman Kodak Co.) : MgF2, ZnS, etc. qui sont transparents dans un domaine spectral de grande longueur d'onde.
Les verres à haut indice doivent subir un traitement pour éviter les pertes d'énergie par réflexion. On dépose une succession de couches diélectriques constituant un antireflet pour une zone spectrale plus ou moins large, suivant l'utilisation du matériau.
Cristaux : réfraction et longueur d'onde
Encyclopædia Universalis France
Les cristaux constituent une classe très importante de matériaux qui sont maintenant fabriqués synthétiquement.
En opposition avec les matériaux précédents qui sont transparents dans le visible, les semi-conducteurs constituent des « passe-haut » : le silicium[...]
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Écrit par
- Pierre BARCHEWITZ : physicien, professeur à l'université de Paris-XI, Orsay
- Armand HADNI : professeur à l'université de Nancy, directeur du Laboratoire d'Infrarouge lointain à l'université de Nancy-I
- Pierre PINSON : attaché de recherche au C.N.R.S., Gif-sur-Yvette
Classification
Médias
Absorption de l'atmosphère
Encyclopædia Universalis France
Lame de germanium
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Cristaux : réfraction et longueur d'onde
Encyclopædia Universalis France
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