La chaleur peut-elle produire des ondes radios?

[EspritTordu]

Bonjour,

La chaleur peut-elle produire des ondes radios (ou micro-ondes, bref des ondes de fréquence moindre que l'infrarouge)?


Merci d'avance!
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[Deedee81]

Salut,

La chaleur peut-elle produire des ondes radios (ou micro-ondes, bref des ondes de fréquence moindre que l'infrarouge)?

Salut,

Oui, le spectre thermique s'étend (théoriquement) sur tout le spectre EM.

Mais l'intensité est très faible pour les ondes radios à la température où le pic d'émission est dans le domaine radio. Il peut quand même être détecté en astronomie (pensons au rayonnement fossile, à 2.7 K).

A température très élevée l'intensité radio augmente, mais elle est totalement noyée par l'intensité dans les longueurs d'ondes plus courtes (infra rouge, visible, UV,.... selon les températures). Les températures très élevées provoquent aussi des ondes radios par d'autres phénomènes (par exemple le rayonnement synchroton par les électrons des atomes ionisés en présence de champs magnétiques).

Notons que pour des objets très lointains, il y a un décalage vers le rouge du spectre (éventuellement thermique), et donc vers les ondes radios. A nouveau le rayonnement fossile en est un bon exemple.

[invitec62348c2]

voir la formule de planck: rayonnement du corps noir

[EspritTordu]

Mais plus près de nous, une température normale (terrestre) peut-elle par un dispositif particulier aller vers les radios plutôt que les infrarouges? Au lieu de stocker l'énergie par fréquence, on la stocke par amplitude?

[A voir en vidéo sur Futura]

[Deedee81]

Salut,

Mais plus près de nous, une température normale (terrestre) peut-elle par un dispositif particulier aller vers les radios plutôt que les infrarouges? Au lieu de stocker l'énergie par fréquence, on la stocke par amplitude?

Hummmm.....

Pour un corps noir, non, le rayonnement est "universel" et ne dépend que de la température. A température ambiante le pic est dans l'infrarouge.

Avec un "corps gris", le spectre peut être légèrement altéré. Mais les modifications ne sont pas aussi spectaculaires. Je suppose (ça reste à vérifier) qu'on pourrait avoir un spectre un peu décalé en longueur d'onde. Mais déplacer le pic dans les ondes radios, j'en doute beaucoup.

[EspritTordu]

Qu'entendez-vous par "corps gris" exactement s'il vous plaît?

On ne peut pas transformer une onde de forte fréquence en une onde de moindre fréquence mais d'amplitude de même énergie?
...Après tout cela n'est pas si peu familier : les ondes lumineuses visibles des ampoules domestiques ne finissent-elles pas en ondes infrarouges? C'est-à-dire en moindre fréquence ; je suppose pour conserver l'énergie que leur amplitude est plus grande, non?

[obi76]

On ne peut pas transformer une onde de forte fréquence en une onde de moindre fréquence mais d'amplitude de même énergie?

Oui, on sait multiplier les fréquences, ou les ajouter grâce à des matériaux fortement non linéaires (par exemple les YAG).

...Après tout cela n'est pas si peu familier : les ondes lumineuses visibles des ampoules domestiques ne finissent-elles pas en ondes infrarouges?

Oui, à force d'être absorbées et réémises par des corps qui seront chauffés par l'absorption de ce rayonnement.

[EspritTordu]

Oui, à force d'être absorbées et réémises par des corps qui seront chauffés par l'absorption de ce rayonnement.

Cela signifie-t-il que les ondes infrarouges réémises non pas nécessairement une amplitude plus grande que les ondes lumineuses incidentes, dans la mesure que l'énergie, d'une moins une partie d'entre elle, est convertie en excitation des particules chauffées ciblées?

Oui, on sait multiplier les fréquences, ou les ajouter grâce à des matériaux fortement non linéaires (par exemple les YAG).

Cela ne se fait pas en ajoutant soi-même de l'énergie sous une forme ou une autre?

[phys4]

Cela signifie-t-il que les ondes infrarouges réémises non pas nécessairement une amplitude plus grande que les ondes lumineuses incidentes, dans la mesure que l'énergie, d'une moins une partie d'entre elle, est convertie en excitation des particules chauffées ciblées?

Bonjour,
En terme d'amplitude du champ, la puissance dépend seulement de l'amplitude quelle que soit la fréquence, par conséquent il n'y a pas lieu de tenir compte de la fréquence. Même amplitude signifie même puissance en visible ou ondes radio.

Je constate que la loi de Wien n'a pas encore été citée : elle indique la longueur d'onde ayant le plus de densité d'énergie en fonction de la température :

Ainsi pour T = 2.9° le rayonnement est maximum a la longueur 1mm (300 GHz)
Et pour T = 2900° le rayonnement max est encore dans l'infra rouge.

[obi76]

Cela ne se fait pas en ajoutant soi-même de l'énergie sous une forme ou une autre?

Non. Prenez les pointeurs laser verts. La diode laser à l’intérieur émet du rouge, et passe dans un Yag pour avoir du vert.

[EspritTordu]

Bonjour,
En terme d'amplitude du champ, la puissance dépend seulement de l'amplitude quelle que soit la fréquence, par conséquent il n'y a pas lieu de tenir compte de la fréquence. Même amplitude signifie même puissance en visible ou ondes radio.

La différence entre deux fréquences de même amplitude, c'est donc une question plutôt d'énergie.

Non. Prenez les pointeurs laser verts. La diode laser à l’intérieur émet du rouge, et passe dans un Yag pour avoir du vert.

L'onde incidente a-t-elle même énergie et même puissance que l'onde émise?

Existe-t-il des YAG pour passer de l'infrarouge de chaleur à des ondes "électriques" types radios ou micro-ondes?

[obi76]

Le YAG est un cristal qui ne marche que pour une longueur d'onde particulière. Quant à la puissance émise, elle est - aux pertes près - identique. Avec deux photons incidents "rouge", on fait un photon sortant "vert" (en simplifiant grandement).

[coussin]

Je ne suis pas d'accord… Le doublage de fréquence entraîne une baisse de puissance conséquente (c'est un processus à deux photons, « pas très probable » : 100 photons rouges ne donnent pas 50 photons verts)

[EspritTordu]

Je vois. L’énergie incidente rouge est-elle la même que l'énergie émise en vert?
Peut-on dire que la configuration du cristal YAG stocke l'énergie pour faire varier la fréquence?

[obi76]

C'est pour ça que j'ai bien spécifié aux pertes près. Vis à vis de la question, je pense que cela se rapportait à "est-ce que la transition IR -> vert est directe ? J'ai dis ça pour dire oui).

[EspritTordu]

Je ne suis pas d'accord… Le doublage de fréquence entraîne une baisse de puissance conséquente (c'est un processus à deux photons, « pas très probable » : 100 photons rouges ne donnent pas 50 photons verts)

Je m'y perds : la puissance est-elle la même finalement? Qu'en-t-il de l'amplitude de l'onde?


Le cristal YAG augmente la fréquence, mais peut-il fonctionner à l'envers : si on envoie un rayonnement vert, donne-t-il du rouge, donc une réduction de fréquence?

[coussin]

Non, la puissance est réduite. À la louche (mais je suis pas sûr…), je dirais qu'on perd 3 ou 4 ordres de grandeur. On pompe le YAG avec des watts et on récolte des mW de vert (ça me semble raisonnable comme chiffres mais à confirmer ).
Maintenant, ça c'est pour le vert. En pratique, on éclaire le YAG avec du rouge et en sortie, bah c'est principalement du rouge avec un tout petit peu de vert. Après, on sépare les deux couleurs.

Et ça ne marche pas à l'envers.

[obi76]

Dans ce cas c'est moi qui ait une autre question : comment marchent les pointeurs laser vert qui montent jusqu'à 500mW ? Si c'est sur le même principe la diode de pompage doit avoir une puissance faramineuse (en tous cas ça ne marcherai pas à pile...)

[coussin]

Vi, c'est vrai. Mes chiffres sont surement exagérés
Ici, je lis qu'on part d'une diode 808 nm de quelques centaines de mW pour finalement un pointeur à 532 nm de quelques dizaines de mW. Dans le paragraphe d'après sur le bleu, ils parlent d'un taux de conversion de 20-30% pour le vert.
C'est beaucoup plus que ce que je ne pensais

[Chip]

Non. Prenez les pointeurs laser verts. La diode laser à l’intérieur émet du rouge, et passe dans un Yag pour avoir du vert.

Non, le YAG (en fait plus souvent un YVO4, yttrium vanadate) n'est pas le cristal doubleur, c'est le cristal qui lase dans l'infrarouge (1064nm) en étant pompé par une diode émettant vers 800nm... C'est le passage de cette lumière à 1064nm dans un cristal doubleur (KTP en général) qui génère la lumière verte (532nm). Le processus, s'il est bien controllé, peut être fait avec une grande efficacité (90% par exemple). Mais évidemment pas dans les pointeurs laser à 10 euros...

[EspritTordu]

On pompe le YAG avec des watts et on récolte des mW de vert (ça me semble raisonnable comme chiffres mais à confirmer ).

Ou part donc l'énergie?

Il semblerait que tous ces exemples ne font que multiplier les fréquences et ne les réduisent pas, non?

et pourtant en utilisant un cristal similaire au KTP :
j'ai trouvé cela http://fr.wikipedia.org/wiki/Oscilla...trique_optique, où la fréquence moindre est bien générée, en acceptant un piètre rendement et la création de fréquence plus grande en sus...

C'est surprenant que rien n'est aussi simple, en onde EM, que de convertir une fréquence en une amplitude et en conservant donc l'énergie au contraire d'autres disciplines où l'on jongle entre deux notions similaires me semble-t-il ; d'ailleurs je me demande si des vibrations d'ordre mécanique n'en sont pas capables...

[obi76]

Non, le YAG (en fait plus souvent un YVO4, yttrium vanadate) n'est pas le cristal doubleur, c'est le cristal qui lase dans l'infrarouge (1064nm) en étant pompé par une diode émettant vers 800nm... C'est le passage de cette lumière à 1064nm dans un cristal doubleur (KTP en général) qui génère la lumière verte (532nm). Le processus, s'il est bien controllé, peut être fait avec une grande efficacité (90% par exemple). Mais évidemment pas dans les pointeurs laser à 10 euros...

Je mourrai moins bête, merci

[EspritTordu]

Les tubes fluorescent ne permettent-ils pas de réduire la fréquence d'une onde électromagnétique, en passant des rayons UV produits dans le gaz de l'ampoule, qui se trouvent alors transformés en ondes lumineuses de fréquence moindre donc par la poudre déposée sur les parois de l'ampoule?