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Les différentes formes d'énergie

L'énergie rayonnante (ou radiative)

L’énergie rayonnante, ou énergie radiative, est la seule énergie qui peut se propager dans le vide, en l’absence de matière. Elle repose sur le principe du rayonnement électromagnétique, lui-même basé sur un déplacement de photons. Au quotidien, l’énergie rayonnante est très présente ; c’est ainsi que le soleil nous éclaire, qu’un radiateur nous chauffe ou encore qu’un micro-onde réchauffe nos aliments. Environ 1000 W d’énergie radiative touchent chaque m² de la Terre (le jour).

Le rayonnement électromagnétique se déplace à la vitesse de la lumière (appelée célérité, et notée c), soit près de 300 000 km.s-1, et est principalement caractérisé par sa longueur d’onde ou sa fréquence. On rappelle qu’à une longueur d’onde (notée λ, exprimée en mètre et ses multiples) correspond une fréquence (ν, en Hertz, Hz) selon la relation suivante :

ν = c / λ ou λ = c / ν

L’énergie du rayonnement dépend de l’énergie de ses photons (notée E, exprimée en Joules ou en électron-Volt). Cette dernière se calcule selon la formule suivante :

E = h ν

Où ν est la fréquence, et h la constante de Planck (h ≈ 6,62606957×10-34Js). On constate donc que plus la fréquence est haute, plus le rayonnement est énergétique.

Longueur d’onde et fréquence permettent de classer le rayonnement électromagnétique en bandes. Voici un schéma résumant les principales.

L’échelle du haut représente la fréquence, celle du bas la longueur d’onde.

Les ondes les moins énergétiques sont les ondes radio. Leur fréquence est de l’ordre du MHz (106 Hz) ou du GHz (109 Hz). Elles sont utilisées pour les communications, le transfert de données ou la détection (téléphonie, télévision, wifi, radio, radar…). En allant jusqu’au THz (1012 Hz), on trouve les micro-ondes, utilisées dans les fours éponymes.

Entre le THz et le PHz (1015 Hz), on trouve les ondes infrarouges. Ces dernières constituent le rayonnement thermique, émis par tout corps dont la température est supérieure au zéro absolu (0K). C’est ainsi qu’un radiateur chauffe les corps qui l’entourent, ou qu’un grill gratine votre gratin. On les utilise également pour faire fonctionner toutes sortes de capteurs.

D’environ 400 à 770 THz (soit des longueurs d’onde de 400 à 800 nm) se trouve le domaine très étroit du visible. Ce sont les seules radiations visibles par l’œil humain. C’est dans cette bande que le soleil émet la majorité de son énergie.

De 770 THz à 30 PHz (1015 Hz), ce sont les ultra-violets. Environ 5% du rayonnement du soleil se situe dans cette plage. Etant donné que l’on est sur des niveaux d’énergie qui commencent à être assez élevé, ils peuvent avoir des effets sur la matière. Le vieillissement des plastiques au soleil résulte de l’action des ultra-violets, qui casse des liaisons chimiques. Le bronzage en est un autre effet visible, tout comme les cancers cutanés.

 

De 30 PHz à 30 EHz (1018 Hz), on trouve les rayons X. Ils sont très utilisés dans des applications médicales, notamment en radiologie.

Pour finir, au-delà de 30 EHz se trouvent les rayons gamma (ou rayons γ). Ils sont émis suite à des réactions nucléaires, lorsqu’un noyau se désexcite. Ils sont très nocifs pour l’organisme.

      L'énergie électrique
      L'énergie thermique, la chaleur
     
L'énergie mécanique :
         L'énergie cinétique
         L'énergie potentielle de pesanteur
      L'énergie rayonnante (ou radiative)


 

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