Chapitre 7 — Optique | CAP MIT (Métiers Installation Thermique) | Physique-Chimie | ⏱ 35 min
Dernière mise à jour : 7 mai 2026, format manuel scolaire
Karim, apprenti chauffagiste à Strasbourg, intervient sur la sécurité d'une chaudière gaz. La chaudière est équipée d'un détecteur de flamme par capteur infrarouge (IR) : si la flamme s'éteint, le capteur arrête immédiatement l'arrivée de gaz. Karim doit comprendre comment fonctionne ce détecteur et le tester.
| Type | Longueur d'onde | Couleur/sensation |
|---|---|---|
| UV | 10-400 nm | Invisible, brûle la peau |
| Visible (violet) | 400 nm | Violet |
| Visible (rouge) | 700 nm | Rouge |
| IR proche | 700-1 400 nm | Invisible, chaleur |
| IR lointain | 1,4-1 000 µm | Émission corps chauds |
Citer 3 types de rayonnements électromagnétiques classés par longueur d'onde.
Du plus court au plus long : UV (10-400 nm) → Visible (400-700 nm) → IR (> 700 nm).
Calculer la fréquence d'un IR à $\lambda = 2\,000$ nm émis par la flamme.
$f = \dfrac{c}{\lambda} = \dfrac{3 \times 10^8}{2\,000 \times 10^{-9}} = \dfrac{3 \times 10^8}{2 \times 10^{-6}} = $ 1,5 × 10^{14} Hz.
Pourquoi le capteur ne peut-il pas être un capteur visible ? Donner 2 raisons.
Le capteur IR est placé à 10 cm de la flamme. La lumière infrarouge se propage en ligne droite. Quelle propriété de l'optique garantit cela ?
La lumière (et l'IR qui en est une forme) se propage en ligne droite dans un milieu homogène.
Cette propriété fait que la flamme « éclaire » directement le capteur sans détour. C'est la base du fonctionnement.
Si on place une vitre entre la flamme et le capteur, le capteur fonctionne-t-il toujours ? (La plupart des vitres laissent passer le visible mais bloquent partiellement l'IR.)
Le verre absorbe une partie du rayonnement IR (effet « pare-soleil » en voiture).
Le capteur fonctionnerait moins bien. Solution : utiliser une vitre en quartz (transparente à l'IR) ou supprimer la vitre.
Si la flamme s'éteint, en combien de temps le capteur réagit-il ? Pourquoi est-ce important pour la sécurité ?
Le capteur IR réagit en quelques millisecondes (10 ms typiquement).
Importance : si la flamme s'éteint mais que le gaz continue, on a une fuite de gaz non brûlé → risque d'explosion. Le capteur doit fermer la vanne en moins de 1 seconde (norme).
Citer une autre application professionnelle des capteurs IR en chauffage.
Rédiger en 5 lignes la note technique que Karim laisse au responsable maintenance.
ProThermie Strasbourg — Note maintenance détecteur flamme · 7 mai 2026
• Capteur : photodiode IR (1 000-3 000 nm) à 10 cm de la flamme.
• Choix IR : insensible à la lumière ambiante, énergie max émise par la flamme.
• Test : coupure flamme → vanne fermée en < 1 s ✓ (conforme norme).
• Précaution : ne pas obstruer le capteur (vitre, suie). Nettoyer 1×/an.
• Apparentés : caméra thermique pour détection ponts thermiques bâtiment.
La flamme bleue d'un brûleur gaz émet aussi dans le visible à $\lambda = 450$ nm. Calculer la fréquence correspondante. Comparer à la fréquence IR.
$f = \dfrac{3 \times 10^8}{450 \times 10^{-9}} \approx 6,67 \times 10^{14} \,$Hz.
4,4 fois plus que l'IR à 2 000 nm. La lumière visible bleue a une énergie par photon plus élevée que l'IR.
Mais l'intensité énergétique totale (le « flux » émis) est plus forte dans l'IR pour une flamme.
📚 Cette activité s'appuie sur §1 (Lumière), §4 (Spectre), §6 (Applications) de la leçon Ch07.