Chapitre 10 – Ondes électromagnétiques | 1ère Bac Pro ICCER (Grpt 1) | Physique – Ondes | ⏱ 35 min
Dernière mise à jour : 7 mai 2026, format manuel scolaire
💡 Notions centrales : leçon §III (spectre EM) et §IV (sources et détecteurs). Tout objet à T > 0 K émet de l'IR. La caméra thermique convertit ce rayonnement en image colorée.
Sophie, technicienne en rénovation thermique chez « DiagThermo » à Lyon, fait un audit chez M. Petit qui se plaint de courants d'air froid dans sa maison ancienne. Sophie utilise sa caméra thermique FLIR C3-X qui détecte les ondes infrarouges émises par les murs et le toit. Les zones froides apparaissent en bleu/violet (fuites de chaleur), les zones tièdes en jaune/rouge.
| Domaine | Longueur d'onde λ | Fréquence f (Hz) |
|---|---|---|
| Radio (FM) | ~ 3 m | ~ 100 × 10⁶ |
| Micro-ondes | 1 mm – 30 cm | 10⁹ – 3 × 10¹¹ |
| IR thermique (LWIR) | 7,5 – 14 μm | à calculer |
| IR proche | 0,75 – 3 μm | 10¹⁴ |
| Visible | 400 – 700 nm | 4-7,5 × 10¹⁴ |
| UV | 10 – 400 nm | > 10¹⁵ |
Convertir 7,5 μm et 14 μm en mètres (exprimer en notation scientifique). Calculer les fréquences correspondantes.
1 μm = 10⁻⁶ m. Donc 7,5 μm = 7,5 × 10⁻⁶ m, et 14 μm = 1,4 × 10⁻⁵ m.
f₁ = c / λ₁ = (3 × 10⁸) / (7,5 × 10⁻⁶) = 4 × 10¹³ Hz = 40 THz.
f₂ = c / λ₂ = (3 × 10⁸) / (1,4 × 10⁻⁵) ≈ 2,14 × 10¹³ Hz ≈ 21 THz.
La caméra FLIR détecte l'IR dans la plage 21 à 40 THz (térahertz).
Comparer la longueur d'onde de l'IR thermique (≈ 10 μm) à celle du visible (≈ 0,5 μm). Pourquoi la caméra peut-elle « voir » à travers le brouillard ou la fumée alors que l'œil humain ne le peut pas ?
L'IR thermique a une longueur d'onde ≈ 20 fois plus grande que la lumière visible (10 μm vs 0,5 μm).
Or, les particules de brouillard et de fumée ont typiquement des tailles de 1-5 μm. Elles sont :
C'est ce qui permet aux pompiers d'utiliser des caméras thermiques pour repérer des victimes dans une fumée épaisse, ou aux militaires pour détecter des cibles dans le brouillard.
La caméra de Sophie détecte sur la façade nord de la maison de M. Petit une zone à 10 °C tandis que le mur ambiant est à 15 °C. Calculer la différence de température et l'identifier comme un pont thermique.
Sachant qu'à 10 °C, λmax émise = 10,2 μm (loi de Wien), vérifier que cette λ est bien dans la plage de détection de la caméra.
ΔT = 15 − 10 = 5 °C de différence. Bien au-dessus de la sensibilité 0,07 °C → la caméra distingue très clairement la zone froide.
λmax à 10 °C = 10,2 μm, ce qui est dans la plage 7,5-14 μm de la caméra ✓.
Un écart de 5 °C est typique d'un pont thermique : zone où l'isolation est interrompue (poutrelle béton, joint d'isolant mal posé, ouvertures non isolées).
D'après les notions du Ch04 (transferts thermiques), quelle est la perte d'énergie supplémentaire due au pont thermique ? Sophie a mesuré que la zone froide fait 0,5 m² sur le mur, et le coefficient surfacique est de 2 W/m²/K (au lieu de 0,3 W/m²/K pour le mur isolé).
Coefficient supplémentaire dû au pont : 2 − 0,3 = 1,7 W/m²/K.
Si l'écart intérieur/extérieur moyen sur la saison de chauffe est de 12 °C :
Perte supplémentaire : Φ = K × S × ΔT = 1,7 × 0,5 × 12 = 10,2 W en continu.
Sur 5 000 h/an de chauffe : E = 10,2 × 5 000 / 1 000 ≈ 51 kWh/an perdus par ce seul pont thermique. Sur 100 ponts identiques (maison ancienne mal isolée) : 5 100 kWh/an, soit 1 280 € de chauffage gaspillé.
La caméra FLIR fonctionne grâce à un détecteur appelé microbolomètre. Quel autre composant électronique (rencontré au Ch01) joue un rôle similaire en convertissant un signal de température en signal électrique ?
Le microbolomètre = un mini-thermomètre par pixel. Quand l'IR le frappe, il chauffe légèrement, et sa résistance électrique change. Cette variation de résistance est mesurée pour chaque pixel.
Composant analogue rencontré : la thermistance CTN (sonde de température en plomberie / chauffage). Même principe physique : T → R → courant.
Différence : la thermistance mesure une T au point de contact, le microbolomètre mesure le rayonnement IR à distance.
Sophie veut faire l'audit en hiver de préférence et tôt le matin. Pourquoi ces conditions sont-elles importantes ?
Conditions idéales : 6h-9h en hiver, ciel couvert, ΔT ≥ 10 °C entre intérieur et extérieur.
Un défaut courant : la caméra montre une zone qui semble très chaude alors qu'elle est en réalité plus froide. Que peut révéler cette anomalie ?
Plusieurs origines possibles :
Compétence du technicien : interpréter ces faux positifs en couplant la thermographie à une inspection visuelle. Une caméra thermique ne remplace pas l'œil expert.
Rédiger en 5 lignes le rapport d'audit thermique que Sophie remet à M. Petit :
DiagThermo — Audit thermographique · M. Petit (Lyon) — 7 mai 2026
• Méthode : caméra FLIR C3-X (LWIR, 7,5-14 μm). Audit réalisé à 7h00, ΔT 12 °C.
• Défauts identifiés : 8 ponts thermiques sur la façade nord (poutrelles béton mal isolées), 3 fuites de chaleur autour des fenêtres (joints), 1 zone froide sur le toit (isolation tassée).
• Pertes estimées : ~ 3 500 kWh/an liés à ces défauts → 880 € de chauffage gaspillé annuellement.
• Recommandations : isolation extérieure 15 cm laine de verre (façade nord, 12 000 € HT après aides), remplacement joints fenêtres (200 €).
• Retour sur investissement : 14 ans (sans aides) / 5 ans avec MaPrimeRénov'. Photos thermographiques jointes.
La loi de Wien dit que la longueur d'onde du maximum d'émission d'un corps noir est : λmax = 2 898 / T (en μm si T en K). Calculer λmax pour le corps humain (T ≈ 36 °C). À quel domaine du spectre cela appartient-il ?
T = 36 + 273 = 309 K.
λmax = 2 898 / 309 ≈ 9,4 μm.
9,4 μm est dans la plage 7,5-14 μm → infrarouge thermique LWIR. C'est exactement la plage de la caméra FLIR.
C'est pour cela qu'une caméra thermique « voit » très bien les humains : leur émission maximale est pile dans la zone détectée. C'est aussi pour cela que les serpents (vision IR) chassent dans la nuit en détectant les proies à sang chaud.
📚 Cette activité s'appuie sur §III (Spectre EM) et §IV (Sources et détecteurs) de la leçon Ch10.