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La Physique-Chimie autrement

Histoire des sciences

L’existence des infrarouges (William Herschel)

Herschel s’interroge sur les transports de chaleur. On comprend aisément que la chaleur puisse passer d’un corps à un autre si ceux-ci sont en contact, ou si un fluide fait la liaison entre les deux, mais comment le Soleil nous réchauffe-t-il ? Pourquoi fait-il plus frais à l’ombre ? Herschel suppose l’existence d’un rayonnement qu’il nomme d’abord « chaleur radiante » et tente un rapprochement avec le seul rayonnement connu à l’époque : la lumière !
Doc. 1
L’hypothèse d’Herschel.
Herschel étudie l’influence de la lumière reçue sur la température des corps. Pour cela, il décompose un faisceau de lumière blanche à l’aide d’un prisme, puis place son thermomètre successivement dans chaque faisceau coloré obtenu. Il observe que les thermomètres indiquent une température plus élevée une fois qu'ils reçoivent de la lumière. De plus, le thermomètre situé au-delà du bord rouge du faisceau chauffe davantage. La conclusion d’Herschel est donc claire : il existe bien un rayonnement infrarouge qui porte la chaleur. Ce rayonnement est invisible puisqu’on peut sentir la chaleur d’un objet chaud même dans l’obscurité. Il fait cependant partie du rayonnement lumineux.
Doc. 2
De l’hypothèse à la preuve expérimentale.

Objet d'étude

1G, 2G, 3G, 4G… que désignent ces appellations ?

Nos téléphones émettent et reçoivent en permanence une quantité impressionnante d’ondes radio-électriques : Wi-fi , bluetooth, téléphonie, internet, etc. La qualité des réseaux est aujourd’hui attachée à des sigles comme G, Edge, LTE, etc. À quoi correspondent-ils ?
Depuis les premiers téléphones portables, embarqués dans des voitures tant ils étaient encombrants, plusieurs générations de réseaux se sont succédées avec un objectif constant : un transfert de données toujours plus rapide et efficace. La première génération de réseaux est appelée GSM (General System for Mobile), puis viennent les réseaux GPRS (General Packet Radio Service) et Edge (Enhanced Data rates for GSM Evolution) qui correspondent à la 2G. En 2002, le réseau évolue vers l’UMTS (Universal Mobile Telecommunication System) ou 3G, remplacée peu à peu depuis 2009 par la technologie LTE (Long Term Evolution) couramment appelée 4G.
Doc. 2
De nombreuses normes successives.

La Physique au quotidien

Herschel s’interroge sur les transports de chaleur. On comprend aisément que la chaleur puisse passer d’un corps à un autre si ceux-ci sont en contact, ou si un fluide fait la liaison entre les deux, mais comment le Soleil nous réchauffe-t-il ? Pourquoi fait-il plus frais à l’ombre ? Herschel suppose l’existence d’un rayonnement qu’il nomme d’abord « chaleur radiante » et tente un rapprochement avec le seul rayonnement connu à l’époque : la lumière !
Doc. 1
L’hypothèse d’Herschel.
Herschel étudie l’influence de la lumière reçue sur la température des corps. Pour cela, il décompose un faisceau de lumière blanche à l’aide d’un prisme, puis place son thermomètre successivement dans chaque faisceau coloré obtenu. Il observe que les thermomètres indiquent une température plus élevée une fois qu'ils reçoivent de la lumière. De plus, le thermomètre situé au-delà du bord rouge du faisceau chauffe davantage. La conclusion d’Herschel est donc claire : il existe bien un rayonnement infrarouge qui porte la chaleur. Ce rayonnement est invisible puisqu’on peut sentir la chaleur d’un objet chaud même dans l’obscurité. Il fait cependant partie du rayonnement lumineux.
Doc. 2
De l’hypothèse à la preuve expérimentale.

Mesure les limites de ton audition et de celle de tes proches !

▸ Étapes de la fabrication :
  • Matériel :
    - Un smartphone connecté.
    - Une application permettant de générer des sons de fréquences différentes.
    - Un adulte.
  • Recherche et installe une application adaptée à partir des mots clés « générateur » et « fréquence sonore ».
  • Avec un adulte, diminue ou augmente le plus possible la valeur de la fréquence du son émis et estime quelle plage de fréquence lui et toi pouvez entendre.
▸ Des questions à se poser :
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