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La Physique-Chimie autrement
P.244-245

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L’existence des infrarouges (William Herschel)

Les découvertes physiques s’appuient souvent sur des observations que l’on cherche à expliquer. Vers 1800, le britannique William Herschel franchit un pas marquant dans l’histoire de la physique en mettant en évidence l’existence d’un signal que nos sens ne perçoivent pas : les infrarouges !

1
Les rayons infrarouges sont nommés ainsi car leur fréquence est inférieure à celle de la lumière rouge. Sais-tu comment on appelle ceux dont la fréquence est plus élevée que celle de la lumière violette ?



2
Avant d’être nommé « infrarouge », ce rayon a aussi été appelé « rayon calorifique ». D’où peut venir cette appellation ?



3
Herschel a découvert une planète longtemps appelée « planète d’Herschel ». Sais-tu de quelle planète il s’agit ?



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Doc. 1
L’hypothèse d’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. 2
De l’hypothèse à la preuve expérimentale.

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. 3
Influence de la couleur, donc de la longueur d’onde, sur la température.

Influence de la couleur, donc de la longueur d’onde, sur la température.

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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 ?

1
Développer un réseau de téléphonie est long et couteux. Il y a donc de fortes disparités en fonction des zones géographiques. À ton avis, comment sont établies les priorités de développement ?



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Doc. 1
Une antenne relais de téléphonie mobile.

<stamp theme='pc-green1'>Doc. 1</stamp> Une antenne relais de téléphonie mobile.

Doc. 2
De nombreuses normes successives.

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.
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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 :

1
Comment perçois-tu les changements de fréquence du son ?



2
Quand il n’y a plus de son aigu audible, est-ce dû à l’émetteur ou au récepteur ?



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Explication scientifique

La fréquence d’un son correspond à son caractère aigu ou grave. Notre récepteur, l’oreille, entend en moyenne les sons dont la fréquence est comprise entre 20 et 20 000 Hz.
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