INFRAROUGE
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Optique pour infrarouge
Les systèmes optiques
Comme dans le domaine du visible, les systèmes optiques utilisés dans l'infrarouge peuvent être réflectifs, réfractifs, ou être constitués d'une combinaison de miroirs et de lentilles. Les systèmes réflectifs possèdent un très grand rendement lumineux à cause de la réflectivité élevée des films métalliques déposés sur le support des miroirs ; les aberrations (cf. optique - Images optiques) peuvent être réduites en utilisant des miroirs paraboliques ou elliptiques ; les aberrations chromatiques n'existent pas. Cependant, ces systèmes fonctionnent suivant leur axe et, par conséquent, le détecteur du rayonnement obture la partie centrale du faisceau ; le renvoi du faisceau au moyen d'un miroir auxiliaire ne modifie pas cet inconvénient.
Les systèmes réfractifs conduisent à des montages plus simples ; ils présentent malheureusement des aberrations de sphéricité, qui doivent être corrigées par des assemblages de dioptres plus ou moins complexes comme dans les systèmes utilisés dans le visible. Les matériaux choisis limitent la zone spectrale d'utilisation par suite de leur absorption propre ; pour augmenter la transparence du système, on devra traiter chaque surface du dioptre pour supprimer la réflexion du rayonnement.
Les filtres
On est très souvent conduit à filtrer le rayonnement infrarouge, c'est-à-dire à ne laisser tomber sur le détecteur qu'un rayonnement occupant un domaine spectral limité. Par exemple, si en spectroscopie on utilise un réseau comme diffracteur, les longueurs d'onde λ, λ/2, ..., λ/n, ... se superposent et doivent être sélectionnées finalement ; de même, dans la détection d'un objet de petites dimensions sur un fond de grandes dimensions émettant une énergie considérable qui a pour effet de noyer dans un bruit le signal donné par l'objet à détecter, le filtrage augmentera le rapport signal sur bruit.
Il existe trois types de filtres : le filtre « passe-bas » qui est transparent aux longueurs d'onde inférieures à une longueur d'onde de coupure λ0, le filtre « passe-haut » qui fonctionne en sens inverse, le [...]
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Écrit par :
- Pierre BARCHEWITZ : 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
Autres références
« INFRAROUGE » est également traité dans :
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Dans le chapitre « Domaine de l'infrarouge » : […] L'infrarouge est le domaine classique des molécules organiques donnant des informations sur les groupements fonctionnels présents dans une molécule. Les modes de vibration d'un groupement chimique dépendant fortement du reste de la molécule, chaque molécule produit un spectre d'absorption qui lui est caractéristique, véritable empreinte digitale de la molécule. De ce fait, l'infrarouge est surtout […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/chimie-analytique/#i_20475
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BENZÉNOÏDES
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Dans le chapitre « Structure de l'atmosphère, bilan radiatif et effet de serre » : […] L'échauffement de l'atmosphère vient donc du bas ; la température décroît depuis la surface jusqu'à la tropopause, dont l'altitude va de 9 kilomètres près des pôles à plus de 15 kilomètres en zone équatoriale. Ces couches, qui forment la troposphère , contiennent plus de 75 p. 100 de la masse totale de l'atmosphère : elles sont plus ou moins instables et responsables des mouvements qui font la mét […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/environnement-global/#i_20475
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GAZ ANALYSE DES
Dans le chapitre « Méthodes physiques » : […] Les méthodes physiques sont fondées sur le fait suivant : étant donné un mélange de deux gaz A et B, on peut généralement trouver une ou plusieurs caractéristiques de ce mélange qui soient des fonctions univoques de sa composition ; connaissant l'une d'elles, on peut déduire la composition d'un mélange quelconque de la mesure de la grandeur considérée. Lorsqu'il s'agit d'une propriété additive (de […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/analyse-des-gaz/#i_20475
HERSCHEL MISSION
Grâce à la mission d'astronomie spatiale Herschel (initialement nommée Far InfraRed and Submillimetre Telescope, ou First), la dernière fenêtre du spectre électromagnétique encore quasi vierge s'ouvre à nous. Avec son miroir primaire – le plus grand jamais construit pour l'astronomie spatiale (3,5 m de diamètre au lieu de 60 à 80 cm) – refroidi passivement, équipé d'instruments couvrant la totali […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/mission-herschel/#i_20475
HUBBLE, télescope spatial
Dans le chapitre « Des instruments performants » : […] Au fil des missions de maintenance, plusieurs instruments scientifiques ont donc été remplacés à bord de Hubble. Tous sont situés sur le plan focal du télescope et la lumière du ciel observé est dirigée vers ces appareils par un système de miroirs. Chaque instrument observe ainsi une partie différente du ciel et certains fonctionnent simultanément. L’instrument NICMOS (Near Infrared Camera and Mul […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/hubble-telescope-spatial/#i_20475
HUMIDITÉ
Dans le chapitre « Les instruments de mesure du taux d’humidité de l’air » : […] De nombreux instruments permettent d’évaluer plus ou moins précisément le taux d’humidité de l’air . Ils peuvent être classés en quatre catégories principales. La première est fondée sur une mesure des variations de masse, de volume, d’élasticité, de résonance acoustique ou électromagnétique, de conductivité électrique, de température, de couleur ou de transparence de matériaux ayant un fort pouv […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/humidite/#i_20475
IMAGERIE TÉRAHERTZ
Dans le chapitre « L’émission térahertz, un développement récent » : […] On définit la gamme térahertz (ou THz) des ondes électromagnétiques par les fréquences situées entre 100 gigahertz (10 11 Hz) et 10 térahertz (10 THz = 10 13 Hz, rappelons que la lumière visible a une fréquence de l’ordre de 500 THz), c’est-à-dire les longueurs d’onde comprises entre 30 micromètres et 3 millimètres. Ce domaine électromagnétique est intermédiaire entre l’infrarouge – très employ […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/imagerie-terahertz/#i_20475
INTERSTELLAIRE MILIEU
Dans le chapitre « Les poussières interstellaires » : […] En plus du gaz, le milieu interstellaire contient des poussières ténues de dimensions comprises entre une fraction de nanomètre et une dizaine de nanomètres. Les poussières absorbent et diffusent sélectivement la lumière des étoiles, c'est-à-dire qu'elles agissent plus sur le rayonnement ultraviolet et bleu que sur le rouge et l'infrarouge. Ce sont elles qui rendent totalement opaques les nuages […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/milieu-interstellaire/#i_20475
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Le satellite d'astronomie infrarouge Iras (Infrared Astronomical Satellite), cofinancé par les Pays-Bas, les États-Unis et le Royaume-Uni, est lancé le 25 janvier 1983. Il s'agit essentiellement d'un grand cryostat rempli d'hélium liquide, dans lequel est logé un télescope de 60 centimètres de diamètre. Les détecteurs placés au foyer de ce télescope sont sensibles à l'infrarouge lointain, de 12 […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/iras/#i_20475
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Dans le chapitre « Les nuages » : […] Les formes et contours qui, dans le visible, se dessinent sur le disque de Jupiter correspondent à de forts contrastes de brillance ; ceux-ci sont dus à la distribution particulière de couches de nuages plus ou moins opaques se formant à différentes altitudes. L'extrême singularité du spectacle de Jupiter – et de celui de Saturne – réside avant tout dans une forte symétrie axiale : une dizaine de […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/jupiter-planete/#i_20475
LASERS À ÉLECTRONS LIBRES
Dans le chapitre « Le LEL infrarouge » : […] Un LEL est plus facile à réaliser pour de grandes longueurs d'onde, et il est moins coûteux car les énergies des faisceaux d'électrons sont plus basses : de 5 à 50 MeV pour l'infrarouge, par exemple. Ces énergies peuvent être obtenues grâce à un accélérateur linéaire de quelques mètres de longueur mais qui doit néanmoins être blindé vis-à-vis des radiations ionisantes, ce qui exige une infrastruc […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/lasers-a-electrons-libres/#i_20475
LECOMTE JEAN (1898-1979)
Jean Lecomte a entièrement consacré sa vie scientifique à la recherche dans le domaine de l'infrarouge. En décembre 1919 Jean Lecomte entre à la Sorbonne au laboratoire de recherches physiques, alors dirigé par Gabriel Lippman, bientôt remplacé par Aimé Cotton. Il y brigue une place de travailleur libre, car de famille très aisée, il ne demande pas de salaire et veut simplement effectuer un travai […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/jean-lecomte/#i_20475
LÉNA PIERRE (1937- )
Né à Paris en 1937, Pierre Léna débute, à la sortie de l'École normale supérieure, au centre universitaire d'Orsay. Il y reste jusqu'en 1971, année où il est nommé maître de conférences. En 1973, il devient professeur à l'université de Paris-VII, université qui est la sienne depuis lors. Parallèlement, sa carrière de chercheur se déroule à l'Observatoire de Paris, ponctuée de nombreux séjours dans […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/pierre-lena/#i_20475
MICROSCOPIE
Dans le chapitre « Emploi des radiations invisibles » : […] L'emploi de radiations invisibles (« lumières invisibles ») peut être avantageux pour l'étude de préparations présentant, en fonction de la longueur d'onde, une absorption très différente de celle qui a lieu en lumière visible. On utilise alors des systèmes optiques comportant des lentilles en silice, fluorine et/ou des miroirs. Les images sont photographiées dans le cas de l' ultraviolet ; elles […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/microscopie/#i_20475
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Dans le chapitre « L'autoguidage » : […] Pour l'autoguidage, il est fait appel à un autodirecteur qui assure le repérage de l'objectif par le missile et permet d'élaborer à bord les ordres nécessaires au guidage sur l'objectif. Il existe trois classes d'autodirecteurs : actif, semi-actif et passif, sans compter les autodirecteurs mixtes (multimodes). L' autodirecteur actif . Il émet (et reçoit) le signal dont il a besoin. C'est le plus s […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/missiles/#i_20475
NAINES BRUNES
Dans le chapitre « L'atmosphère des naines brunes » : […] L'impact de la découverte de Gliese 229B fut énorme, d'une part dans le monde de l'astronomie stellaire, car cela confirmait les prédictions théoriques concernant l'existence des naines brunes, d'autre part, dans le monde de la planétologie, car le spectre de Gliese 229B ressemble à celui de Jupiter, avec en particulier des signatures caractéristiques d'absorption due à la vapeur d'eau et au mé […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/naines-brunes/#i_20475
OPTIQUE ADAPTATIVE
Dans le chapitre « L'OPTIQUE ADAPTATIVE : CORRIGER EN TEMPS RÉEL » : […] L'optique adaptative est la correction en temps réel, par un dispositif optique actif, de la déformation des images induite par la turbulence atmosphérique. Cette performance technique est devenue réalité grâce aux progrès de l'informatique et des composants optiques et grâce à la compréhension approfondie des propriétés de la turbulence atmosphérique. D'abord proposée par un astronome (Horace W. […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/optique-adaptative/#i_20475
OZONE ATMOSPHÉRIQUE
Dans le chapitre « L'ozone et l'effet de serre » : […] Comme toute molécule faite de trois atomes ou plus, l'ozone absorbe du rayonnement infrarouge thermique, ce rayonnement – fait de photons peu énergétiques ( E […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/ozone-atmospherique/#i_20475
PREMIER TEST DE LA RELATIVITÉ GÉNÉRALE AUTOUR D'UN TROU NOIR SUPERMASSIF
Dans le chapitre « S2, une précieuse étoile test » : […] Depuis 1992, l’équipe de Reinhard Genzel suit attentivement la trajectoire fortement elliptique d’une étoile, S2, en orbite autour de SgrA*. Ce dernier occupe l’un des foyers de cette ellipse et S2 le frôle périodiquement (tous les seize ans) en passant à une distance de 125 unités astronomiques (1 ua correspondant à la distance Terre-Soleil), soit 17 heures-lumière. Ce point de l’orbite, dont la […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/premier-test-de-la-relativite-generale-autour-d-un-trou-noir-supermassif/#i_20475
RADIOASTRONOMIE
Dans le chapitre « Émission thermique des solides et des gaz » : […] Un corps solide porté à une température T (mesurée en kelvins) émet un rayonnement électromagnétique dont l'intensité est donnée par la loi de Planck (émission dite du corps noir , cf. thermodynamique ) : formule dans laquelle h et k sont les constantes de Planck et de Boltzmann, c la vitesse de la lumière et T la température de la source. Dans le domaine radio, on a presque toujours hf ⪡ […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/radioastronomie/#i_20475
RAMAN EFFET
Dans le chapitre « Règles de sélection » : […] Les règles de sélection peuvent se résumer de manière concise : – Une vibration de coordonnée normale Q peut donner lieu à une absorption infrarouge, si elle modifie l'une des composantes du moment dipolaire →μ i , c'est-à-dire si la dérivée (∂μ i /∂Q) 0 n'est pas nulle au voisinage de la position d'équilbre. – Une vibration de coordonnée normale Q est active, en diffusion Raman, si elle fait va […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/effet-raman/#i_20475
RÉFLEXION SÉLECTIVE
Lorsqu'une onde électromagnétique se propage dans un milieu non conducteur, son champ électrique ne peut mettre en vibration les électrons liés, sauf pour certaines fréquences pour lesquelles il y a résonance. Les pertes par frottement devenant importantes, la substance, transparente pour l'ensemble du spectre, devient absorbante pour les radiations qui provoquent cette résonance. C'est l' absorpt […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/reflexion-selective/#i_20475
SATELLITES ESPIONS
Dans le chapitre « Les autres types de satellites espions » : […] Outre les satellites d'observation optique, infrarouge et radar, les États-Unis ont déployé d'autres types de satellites espions : pour la détection des lancements de missiles, des sites de missiles antimissiles, des essais nucléaires, pour la surveillance des océans, pour la défense aérienne stratégique et, surtout, pour l'écoute électronique. – Localiser les silos de missiles adverses n'était p […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/satellites-espions/#i_20475
SERRA GUY (1947-2000)
Astrophysicien français, pionnier de l'astronomie spatiale infrarouge. Directeur adjoint, de 1996 à 1999, du Centre d'études spatiales des rayonnements (C.E.S.R.), unité propre du C.N.R.S. associée à l'université Paul-Sabatier de Toulouse et consacrée à l'étude des rayonnements dans l'Univers, il fonde en son sein le département scientifique et technique « Univers froid », se consacrant principal […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/guy-serra/#i_20475
SOLEIL SYNCHROTRON
SOLEIL, opérant à 2,75 GeV (gigaélectronvolts), s'adresse à une large communauté d'utilisateurs dont les besoins vont des photons de basse énergie (infrarouge [IR], vacuum-ultraviolet [VUV, ultraviolet sous vide]) aux rayons X. On a tenu compte également de certaines spécificités des équipes françaises comme l'utilisation de la nature pulsée du faisceau pour les études de dynamique, tant dans le […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/synchrotron-soleil/#i_20475
SPECTROPHOTOMÉTRIE OPTIQUE
Dans le chapitre « Instruments et applications » : […] En spectrophotométrie stationnaire (d'absorption ou d'émission) , il existe actuellement sur le marché différents types d'appareils dont les coûts sont proportionnels à leurs performances techniques. Ils se différencient principalement par : l'étendue du domaine spectral balayé ; la précision dans la mesure des maximums d'absorption ou d'émission (de 0,5 à 4-5 nm), liée au pouvoir de résolution e […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/spectrophotometrie-optique/#i_20475
SPECTROSCOPIE
Dans le chapitre « Détecteurs » : […] Le spectrographe projette le spectre sur une plaque photographique. Dans les spectromètres, on utilise des dispositifs de détection électronique, spécifiques du domaine de radiation étudié. Pour les photons γ, c'est le scintillateur et les jonctions semi-conductrices qui sont le plus couramment utilisés. Pour les X, en plus de la plaque photographique, on utilise des écrans fluorescents, des comp […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/spectroscopie/#i_20475
TÉLÉDÉTECTION
Dans le chapitre « L'émission propre » : […] Il s'agit de la propriété qu'ont les objets d'émettre des rayonnements sous certaines conditions. Ainsi la mesure du rayonnement infrarouge thermique (dans la gamme de 8 à 13 micromètres – μm – de longueur d'onde), émis par les corps en fonction de leur température, permet de caractériser cette température (l'émission d'un corps très chaud gagnera même le spectre visible : ceci explique que l'on […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/teledetection/#i_20475
TERRE - Bilan énergétique
Dans le chapitre « Phénomènes au sein de l'atmosphère et à la surface » : […] Par ciel clair, la partie visible du rayonnement solaire, qui contient la plus grande part de son flux énergétique, traverse l'atmosphère avec peu de pertes. Aux longueurs d'onde inférieures à 0,31 μm de l'ultraviolet, la couche d'ozone (située entre 15 et 50 km d'altitude) est pratiquement opaque : le flux absorbé, 12 watts par mètre carré, échauffe la stratosphère . Dans la troposphère , surtout […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/terre-bilan-energetique/#i_20475
THÉRAPEUTIQUE - Physiothérapie
Dans le chapitre « Actinothérapie » : […] Les radiations électromagnétiques de longueur d'onde inférieure à 0,035 μm étant exclues de notre exposé, on se limitera aux applications thérapeutiques de l'infrarouge, de la lumière et de l'ultraviolet. C'est dans les longueurs d'onde comprises entre 5 μm et 0,280 μm que se situent des radiations possédant un pouvoir de pénétration tissulaire suffisant. En deçà ou au-delà, le rayonnement est ar […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/therapeutique-physiotherapie/#i_20475
UNIVERS (notions de base)
Dans le chapitre « Voir l’invisible » : […] La radioastronomie, née après la Seconde Guerre mondiale grâce aux progrès technologiques issus du radar, a ouvert la voie à l’observation extrêmement fructueuse d’objets cosmiques qui n’émettent aucune lumière visible, mais des ondes hertziennes de courte longueur d’onde. Les radiotélescopes, dont il existe deux types, sont les instruments les plus adaptés à ces études. Certains comportent une i […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/univers-notions-de-base/#i_20475
VERRE
Dans le chapitre « Transmission » : […] La transparence du verre varie avec sa composition et pour une composition donnée avec la portion du spectre lumineux considérée. L'optique courante emploie habituellement des verres formés à base de silice dont la transparence dans le spectre visible est généralement excellente (99 p. 100 ou mieux). Les limites pratiques de la transmission se placent approximativement entre les longueurs d'onde […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/verre/#i_20475
VISION - Optique oculaire et optométrie
Dans le chapitre « Éblouissement. Radiations nocives » : […] Chacun sait combien est gênante l'apparition, même temporaire, dans le champ visuel d'une source trop lumineuse. L'éblouissement, altération des perceptions visuelles, est dû à la fois à la diffusion de la lumière dans les milieux transparents de l'œil (entraînant une réduction des contrastes sur la rétine), à une diminution du diamètre pupillaire (qui a un effet de protection, mais rend moins bon […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/vision-optique-oculaire-et-optometrie/#i_20475
ZODIACALE LUMIÈRE
Dans le chapitre « Émission thermique » : […] L'équilibre thermique de tous les corps solides du système solaire résulte de la réémission dans l'infrarouge de la fraction du flux incident qu'ils absorbent. La détection de cette réémission, beaucoup plus difficile dans le cas de la poussière que dans celui des planètes, resta incertaine ou sporadique jusqu'aux premiers résultats du satellite Iras (Hauser et al., 1984) et ceux des fusées du pr […] Lire la suite☛ http://www.universalis.fr/encyclopedie/lumiere-zodiacale/#i_20475
Voir aussi
Pour citer l’article
Pierre BARCHEWITZ, Armand HADNI, Pierre PINSON, « INFRAROUGE », Encyclopædia Universalis [en ligne], consulté le 20 janvier 2020. URL : http://www.universalis.fr/encyclopedie/infrarouge/