Chapitre 9 – Ondes électromagnétiques | 1ère Bac Pro ERA-MA (Grpt 3) | Physique – Ondes | ⏱ 35 min
Dernière mise à jour : 7 mai 2026, format manuel scolaire
💡 leçon. UV : 100-400 nm. Plus la fréquence est élevée, plus l'énergie photon est grande.
Hugo, ébéniste, investit dans une cabine UV pour sécher ses vernis modernes UV-photopolymérisables en 30 secondes au lieu de 12 h. La lampe émet à 365 nm (UVA). Hugo doit comprendre la physique pour bien régler la machine et travailler en sécurité.
| Domaine | λ | Effet biologique |
|---|---|---|
| UVA | 320-400 nm | Bronzage, vieillissement peau |
| UVB | 280-320 nm | Coups de soleil, cancer peau |
| UVC | 100-280 nm | Mortel pour bactéries, brûle la cornée |
Calculer la fréquence f de la lampe UV (c = 3 × 10⁸ m/s, λ = 365 × 10⁻⁹ m).
f = c/λ = (3 × 10⁸)/(365 × 10⁻⁹) ≈ 8,2 × 10¹⁴ Hz = 820 THz.
Identifier le domaine UV (UVA, UVB ou UVC) auquel appartient 365 nm.
365 nm ∈ [320, 400] → UVA.
Les UVA sont les moins dangereux des UV, mais peuvent quand même causer brûlures et vieillissement cutané. Les UVC sont les plus dangereux.
Calculer la puissance UV émise par la lampe (rendement 30 %).
PUV = 400 × 0,30 = 120 W d'UV. Le reste (280 W) en chaleur.
Calculer l'éclairement UV à 30 cm (W/m²) sur la surface 0,5 m².
EUV = 120/0,5 = 240 W/m².
(Pour comparer : Soleil au zénith ≈ 1 000 W/m² total, mais seulement ≈ 50 W/m² en UV. La lampe est 5 fois plus intense en UV que le Soleil !)
Pourquoi les UV peuvent-ils « durcir » un vernis spécial UV alors qu'un vernis classique sèche par évaporation pendant 12 h ?
Vernis UV contient un photoinitiateur qui absorbe l'énergie UV. À 365 nm, l'énergie d'un photon (E = h × f) est suffisante pour casser certaines liaisons chimiques et déclencher la polymérisation (formation de chaînes macromoléculaires).
En 30 s, le vernis durcit complètement par réticulation (formation d'un réseau 3D solide). À l'inverse, le vernis classique sèche par évaporation du solvant — beaucoup plus lent.
Avantage : production rapide, pas de solvant volatil (mieux écologie + santé).
Quels EPI Hugo doit-il porter ? Pourquoi ?
Productivité : Hugo vernit 50 portes de cuisine par jour. Comparer le temps total avec lampe UV (30 s/porte) vs vernis classique (12 h séchage).
Avec UV : 50 × 30 = 1 500 s = 25 min de séchage total. Pose de vernis : ~ 5 min/porte → 4 h total.
Avec vernis classique : application 4 h, séchage 12 h, total ≈ 16 h. Plus pénible : besoin de stocker 50 portes sur séchoirs pendant 12 h.
Gain UV : facteur 4 sur le délai, et flux production tout en continu. ROI cabine UV (10 000 €) en quelques mois pour un atelier sérieux.
Rédiger en 5 lignes une fiche d'utilisation de la cabine UV pour l'équipe.
Atelier Hugo — Cabine UV vernis · 7 mai 2026
• Lampe : 400 W, λ = 365 nm (UVA), 120 W d'UV utiles. Cabine étanche aux UV.
• Vernis UV-photopolymérisable requis (ne fonctionne pas sur vernis classiques !). Polymérisation en 30 s.
• Sécurité absolue : ne JAMAIS ouvrir la cabine pendant l'allumage. Lunettes UV obligatoires si problème (coupure d'urgence).
• Productivité : 50 portes/jour vs 16 h en vernis classique. Gain ×30 sur le délai.
• Maintenance : nettoyer les vitres UV mensuellement (jaunissement réduit l'émission). Lampe à remplacer tous les 8 000 h.
Les UVC (254 nm) sont utilisés pour désinfecter l'air et les surfaces dans les hôpitaux. Calculer leur fréquence et expliquer pourquoi ils tuent les bactéries (alors que les UVA non).
fUVC = (3 × 10⁸)/(254 × 10⁻⁹) ≈ 1,18 × 10¹⁵ Hz.
L'énergie d'un photon UVC (E = h × f ≈ 4,9 eV) est suffisante pour casser les liaisons ADN des bactéries → mort cellulaire. Les UVA (3,4 eV) ne suffisent pas pour ce niveau d'énergie.
Application pratique : lampe UVC en hôpital pour désinfecter les blocs entre 2 patients (en l'absence de personnes !).