Chapitre 10 – Ondes électromagnétiques | Première Bac Pro ICCER (Grpt 1) | Physique-Chimie | ⏱ 50 min
Dernière mise à jour : 5 mai 2026, 16:15
Sami est technicien de maintenance énergétique chez DiagTherm SARL à Lyon. Il réalise un diagnostic thermique d'un pavillon pour repérer les déperditions de chaleur à l'aide d'une caméra infrarouge. Par ailleurs, il utilise aussi une lampe UV pour détecter les fuites de fluide frigorigène dans un circuit de climatisation (le traceur fluorescent réagit aux UV).
| Domaine | Longueur d'onde λ | Fréquence f |
|---|---|---|
| Rayons gamma | < 0,01 nm | > 3 × 10¹⁹ Hz |
| Rayons X | 0,01 – 10 nm | 3 × 10¹⁶ – 3 × 10¹⁹ Hz |
| Ultraviolets (UV) | 10 – 400 nm | 7,5 × 10¹⁴ – 3 × 10¹⁶ Hz |
| Visible | 400 – 800 nm | 3,75 × 10¹⁴ – 7,5 × 10¹⁴ Hz |
| Infrarouge (IR) | 800 nm – 1 mm | 3 × 10¹¹ – 3,75 × 10¹⁴ Hz |
| Micro-ondes | 1 mm – 30 cm | 10⁹ – 3 × 10¹¹ Hz |
| Ondes radio | > 30 cm | < 10⁹ Hz |
| Zone du bâtiment | Température (°C) | Couleur | Interprétation |
|---|---|---|---|
| Mur isolé (façade sud) | 8,2 | 🟦 Bleu | Bonne isolation |
| Fenêtre simple vitrage | 18,5 | 🟥 Rouge | Forte déperdition |
| Coffre de volet roulant | 15,3 | 🟧 Orange | Pont thermique |
| Mur non isolé (pignon) | 14,1 | 🟨 Jaune | Déperdition modérée |
| Toiture isolée | 6,5 | 🟦 Bleu | Bonne isolation |
| Jonction mur/toiture | 16,8 | 🟧 Orange | Pont thermique |
Plage de détection caméra IR : λ = 7,5 à 13 µm. Textérieure = 5 °C.
📚 Cette activité s'appuie sur §1 (spectre EM), §2 (loi c = λ × f), §3 (applications IR/UV/micro-ondes) de la leçon Ch10.
À l'aide du Doc 2 :
a) Classer les domaines du spectre par ordre de λ croissante.
b) Dans quel domaine se situe la caméra IR de Sami (λ = 7,5 à 13 µm) ?
Rappel : 1 µm = 10⁻⁶ m = 1 000 nm.
a) Du plus petit au plus grand λ : γ → X → UV → Visible → IR → Micro-ondes → Radio.
b) λ = 7,5 à 13 µm = 7 500 à 13 000 nm. L'IR va de 800 nm à 1 mm = 1 000 000 nm. Donc la caméra détecte l'infrarouge (IR).
La lampe UV de Sami émet à λ = 365 nm.
a) Dans quel domaine du spectre ?
b) Ce rayonnement est-il visible à l'œil humain ?
a) λ = 365 nm. UV = 10 à 400 nm. Donc ultraviolet (UV).
b) Non, pas visible. Le visible commence à 400 nm. À 365 nm, on est dans l'UV proche.
Calculer la fréquence f du rayonnement UV (λ = 365 nm).
Rappel : f = c / λ. Convertir λ en m.
λ = 365 × 10⁻⁹ m = 3,65 × 10⁻⁷ m.
f = c / λ = (3 × 10⁸) / (3,65 × 10⁻⁷) ≈ 8,22 × 10¹⁴ Hz ≈ 822 THz.
Calculer la fréquence pour la caméra IR (λ moyenne = 10 µm). Rappel : 1 µm = 10⁻⁶ m.
λ = 10 × 10⁻⁶ = 10⁻⁵ m.
f = c / λ = (3 × 10⁸) / 10⁻⁵ = 3 × 10¹³ Hz = 30 THz.
Expliquer pourquoi une caméra infrarouge permet de détecter les déperditions thermiques d'un bâtiment.
Indice : tout corps dont T > −273 °C émet des IR. Plus il est chaud, plus il émet d'IR.
Tout objet émet des rayonnements infrarouges dont l'intensité dépend de sa température : plus un objet est chaud, plus il émet d'IR.
Les zones où la chaleur s'échappe du bâtiment (mauvaise isolation, ponts thermiques, fenêtres) ont une température de surface plus élevée côté extérieur. Elles émettent donc davantage d'IR.
La caméra capte ces différences et les traduit en couleurs (rouge/orange = chaud = déperdition ; bleu = froid = bonne isolation), permettant de visualiser les zones de pertes.
Comparer UV / Visible / IR en complétant le tableau.
| Propriété | UV | Visible | IR |
|---|---|---|---|
| Plage λ | … | … | … |
| Visible à l'œil ? | … | … | … |
| Énergie | … | … | … |
| Application pro | … | … | … |
| Propriété | UV | Visible | IR |
|---|---|---|---|
| Plage λ | 10 – 400 nm | 400 – 800 nm | 800 nm – 1 mm |
| Visible à l'œil ? | Non | ✅ Oui | Non |
| Énergie | Haute | Moyenne | Basse |
| Application pro | Détection fuites (fluorescence), désinfection | Éclairage, vision | Thermographie, détection chaleur, télécommandes |
Plus λ est courte (f élevée), plus l'énergie de l'onde est grande.
D'après le rapport thermographique (Doc 3) :
a) Quelle zone présente la plus forte déperdition ? Justifier.
b) Quelles zones ont une bonne isolation ?
c) Proposer un ordre de priorité des travaux (de l'urgent au moins urgent).
a) Fenêtre simple vitrage : 18,5 °C (rouge). Plus forte déperdition. La chaleur traverse massivement.
b) Mur isolé (8,2 °C, bleu) et toiture isolée (6,5 °C, bleu). T proches de l'extérieur (5 °C) → peu de chaleur traverse.
c) Ordre de priorité (T décroissante = déperdition décroissante) :
Sami utilise aussi un thermostat connecté en Wi-Fi à f = 2,4 GHz.
a) Calculer λ du signal Wi-Fi.
b) Vérifier que c'est cohérent avec le domaine des micro-ondes.
a) f = 2,4 × 10⁹ Hz.
λ = c / f = (3 × 10⁸) / (2,4 × 10⁹) = 0,125 m = 12,5 cm.
b) Micro-ondes : 1 mm à 30 cm. Or 12,5 cm ∈ [1 mm ; 30 cm]. Cohérent ✓. Le Wi-Fi utilise bien des micro-ondes.
Rédiger un paragraphe (5-8 lignes) à destination d'un client expliquant les applications professionnelles des ondes EM lors d'un diagnostic. Mentionner :
Note explicative — applications des ondes EM en diagnostic thermique
Lors d'un diagnostic thermique, le technicien utilise plusieurs types d'ondes électromagnétiques. La caméra infrarouge détecte les rayonnements IR émis par les surfaces du bâtiment : les zones chaudes (mauvaise isolation, ponts thermiques) apparaissent en rouge/orange, les zones bien isolées en bleu. Cela permet de localiser précisément les déperditions de chaleur.
Pour les installations de climatisation, une lampe UV (365 nm) détecte les fuites de fluide frigorigène : un traceur fluorescent ajouté au circuit devient visible sous UV. Enfin, les données du diagnostic peuvent être transmises par Wi-Fi (micro-ondes 2,4 GHz, λ = 12,5 cm) vers un ordinateur ou smartphone pour générer rapidement le rapport.
Coût d'un diagnostic complet : 200-500 €. Investissement vite rentabilisé par les économies générées par les travaux de rénovation (souvent 1 000-3 000 €/an).
Quels sont les dangers des ondes électromagnétiques selon leur fréquence ? Pourquoi certaines sont-elles bénignes et d'autres mortelles ?
Le danger d'une onde EM dépend de son énergie par photon, qui augmente avec la fréquence (E = h × f). On distingue :
| Type | Fréquence | Énergie | Danger |
|---|---|---|---|
| Ondes radio, micro-ondes | 10⁶-10¹¹ Hz | Faible | ✅ Sans danger (sauf échauffement à très forte puissance, ex. four à micro-ondes) |
| Infrarouge | 10¹¹-10¹⁴ Hz | Faible | ✅ Sans danger (sauf brûlure à très forte intensité) |
| Visible | 10¹⁴-10¹⁵ Hz | Moyenne | ✅ Sans danger (lumière du soleil) |
| UV-A (proche) | 10¹⁵-10¹⁶ Hz | Modérée | ⚠ Bronzage, vieillissement de peau |
| UV-B, UV-C | 10¹⁵-10¹⁶ Hz | Élevée | ⚠⚠ Brûlures, cancer de la peau, dégâts ADN |
| Rayons X | 10¹⁶-10¹⁹ Hz | Très élevée | ⚠⚠⚠ Cancer, mutations (radiologie médicale = exposition contrôlée) |
| Rayons γ (gamma) | > 10¹⁹ Hz | Extrême | ☠ Mortels (radioactivité, accident Tchernobyl, radiothérapie ciblée) |
Frontière critique : autour de 10¹⁵ Hz (UV-B). En dessous : ondes non-ionisantes (peuvent chauffer mais pas casser les molécules). Au-dessus : ondes ionisantes (cassent les liaisons chimiques, abîment l'ADN).
Pour Sami :
Mythe à déconstruire : « les ondes Wi-Fi cuisent le cerveau ». Faux : la puissance est 1 000× plus faible qu'un four à micro-ondes (1 000 W) à 1 mètre. Le téléphone collé à l'oreille (1 W) pose plus question, d'où la recommandation oreillette.