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Applications courantes
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ACTIVITÉ D'EXPLORATION


3
Applications courantes





La compréhension de la nature particulaire de la lumière a permis le développement et l’essor de nouvelles technologies. Sans être exhaustive, cette activité présente quelques applications courantes.

➜ Quels dispositifs utilisent l’interaction lumière‑matière ?


Objectif

  • Citer quelques applications actuelles mettant en jeu l’interaction photon‑matière.


Doc. 1
Diodes électroluminescentes

Les diodes électroluminescentes (DEL) ont aujourd’hui envahi notre quotidien. En effet, les DEL ont un très bon rendement comparé à celui des autres technologies d’éclairage telles que les ampoules à incandescence notamment.
Une DEL est constituée d’un matériau semi‑conducteur, qui émet un rayonnement lumineux lorsqu’il est soumis à une tension électrique. Le domaine en longueur d’onde de ce rayonnement dépend du semi-conducteur utilisé. Le prix Nobel 2014 a d’ailleurs été attribué à Akasaki, Amano et Nakamura, pour l’invention dans les années 90 d’une diode électroluminescente bleue, qui a permis, plus tard, la création de sources lumineuses blanches destinées à remplacer les éclairages traditionnels.

diode DEL

La généralisation de l’utilisation des DEL est néanmoins à l’origine d’une pollution lumineuse croissante qui n’est pas sans effet sur la faune, notamment les insectes.
Leur production nécessite aussi l’utilisation de « terres rares » dont l’extraction est dommageable pour l’environnement. Ces éléments chimiques sont extraits de minerais, provoquant d'importantes pollutions.

Doc. 2
Capteurs CCD et CMOS

Les capteurs CCD (Charge Coupled Device) sont apparus en 1970 dans les laboratoires Bell. Ils ont remplacé les films argentiques des appareils photographiques.
Un capteur contient un très grand nombre de photosites, fonctionnant grâce à l’effet photoélectrique. Chaque photosite reçoit de la lumière et envoie un signal électrique, qui dépend de l’intensité lumineuse reçue. Les couleurs sont identifiées à l’aide d’un système de filtres.

appareil photo

Les capteurs CMOS (Complementary Metal Oxide Semiconductor) sont apparus au début des années 80. Ils ont la particularité d’avoir des besoins énergétiques plus faibles et d’être plus rapides. Ces capteurs sont couramment utilisés dans les appareils numériques.

Doc. 3
Luxmètre

Les luxmètres sont utilisés pour mesurer l’éclairement lumineux dans le spectre visible. Ils fonctionnent soit avec des capteurs CCD, soit avec des cellules photovoltaïques. Dans les deux cas, le capteur intégré à l’appareil convertit la lumière captée en un signal électrique.
L'éclairement est exprimé en lux (lx). Il permet d’exprimer la quantité de lumière reçue par le capteur.

Compétence

APP : Extraire l'information utile

Questions

1. Identifier les avantages et les inconvénients de l’utilisation des DEL pour l’éclairage.


2. Parmi les trois technologies mentionnées, identifier celle(s) qui utilise(nt) l’effet photoélectrique.


3. Décrire le fonctionnement de chaque dispositif à l’aide d’une chaîne énergétique.

Couleurs
Formes
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Synthèse de l'activité

Effectuer une recherche documentaire au CDI ou sur Internet pour lister des applications de l’interaction lumière‑matière dans la vie courante.
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