Micro onde

Pages: 50 (12383 mots) Publié le: 17 novembre 2012
Mathieu Heistercamp Laurence Mehaudens

Renaud Maes Séverine Robert

PRINTEMPS DES SCIENCES 2002 L’Energie Sous Toutes Ses Formes

Les Micro-ondes

Travail réalisé sous la direction de

Jean-Louis Colot

Tous nos remerciements à Josette Dauchot, Pierre Gaspard, Claudine Buess, Pasquale Nardone, Pascal Pirotte et Christiane Schomblond pour leur aide et leurs conseils ainsi qu’àJean-Louis Colot pour sa supervision attentive, dans la joie comme dans la douleur !

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Introduction
Chaque fois que nous dégelons ou que nous réchauffons des aliments, nous n’imaginons pas la complexité du dispositif mis en œuvre et des phénomènes physiques engendrés par une simple pression sur le bouton « on » d’un four à micro-ondes. Notre but dans ce travail est de décrire ce qui se passedans ce four, et de donner une vision la plus précise et la plus claire possible de ce que sont les micro-ondes. Nous procèderons par étapes. Tout d’abord, nous retracerons dans les grandes lignes la découverte de ces ondes, de leurs moyens de production et de leurs utilisations. Ensuite, nous replacerons les micro-ondes dans le spectre électromagnétique, pour aborder les interactions entre ces ondeset la matière. Par après, nous nous focaliserons sur le fameux four, décrivant les dispositifs qui permettent de produire et d’acheminer les ondes jusqu’aux aliments… Enfin, nous conclurons avec quelques expériences réalisées dans le cadre du Printemps des Sciences, qui s’accompagnent d’ailleurs des affiches placées en annexe. Les notions impliquées par notre sujet ne manquent certes pasd’intérêt, mais leur complexité paraît à sa mesure ! Ainsi, nous renvoyons vers les ouvrages cités dans la bibliographie pour tout renseignement supplémentaire ou toute notion technique, notamment en ce qui concerne la conductivité, phénomène approximé – par souci de clarté – dans les présentes notes. Quoi qu’il en soit, nous espérons que le lecteur trouvera autant de plaisir et d’intérêt en lisant cesquelques pages que nous en avons éprouvé dans leur réalisation…

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I. Historique
I.1. Les ondes radios
Les ondes radio ont été découvertes en théorie avant de l’être de façon expérimentale. En 1865, le physicien écossais J. C. Maxwell, a affirmé dans sa théorie électromagnétique de la lumière qu’il existait une certaine forme de radiations invisibles. Cette théorie fut confirmée environ 25années plus tard. Les ondes électromagnétiques sont composées de rayons gammas, de rayons X, de la lumière visible et des ondes radioélectriques (cfr. II.1). La première expérimentation de ce que nous appelons de nos jours les ondes radiophoniques fut réalisée en 1879 par l’ingénieur américain D. E. Hughes. Il construisit un émetteur-récepteur radio rudimentaire avec lequel il émit des signaux sans fild’un bout à l’autre d’une grande rue de Londres. Hughes ne réalisa cependant pas l’ampleur de sa découverte et il ne publia ses travaux que 20 ans plus tard. Les premières transmissions de radio se firent vers 1887, par l’Allemand H. Hertz qui édifia un oscillateur capable de produire des ondes radio, ainsi qu’un récepteur pouvant détecter leur présence à une certaine distance. Pour sesdécouvertes, Hertz est reconnu comme l’inventeur des ondes radioélectriques ou ondes hertziennes. L’anglais O. Logde mit quant à lui au point un récepteur plus précis que l’émetteur à bobine de Hertz. Cet appareil comportait un « cohéreur » (ou radioconducteur : inventé par le Français É. Branly). En 1894, Lodge parvint à actionner un circuit électrique à une distance de 137 m au moyen de sa radio.

I.2.Le radar
Tout commence en 1886 quand H. Hertz réalise les premières expériences sur les ondes

radios, se basant sur les équations de Maxwell établies 20 ans plus tôt. En 1904, C. Hülsmeyer dépose un brevet sur un « détecteur d’obstacles à ondes radios continues » pour éviter les collisions en navigation. Les recherches s’engagent dans deux voies distinctes : l’étude des ondes, leur...
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