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17PYSCSPO1 EXERCICE I : L’UNIVERS DU TÉRAHERTZ (6 points) Chacun connaît les rayons X, mais il existe aussi des rayons T. Découverts depuis plus d'un siècle, les rayonnements térahertz ou rayons T sont restés longtemps une portion inexplorée du spectre électromagnétique. Il était en effet difficile de les détecter et
17PYSCSPO1 EXERCICE I : L’UNIVERS DU TÉRAHERTZ (6 points) Chacun connaît les rayons X, mais il existe aussi des rayons T. Découverts depuis plus d'un siècle, les rayonnements térahertz ou rayons T sont restés longtemps une portion inexplorée du spectre électromagnétique. Il était en effet difficile de les détecter et de les produire. Grâce aux avancées récentes de la technologie, ils connaissent aujourd'hui un engouement certain dans le domaine de l'imagerie médicale, la sécurité, la télécommunication à très haut débit, ... Domaines des rayonnements électromagnétiques : Données : - Les fréquences des rayons térahertz sont comprises entre 0,1 THz et 30 THz. - 1 THz = 1012 Hz - Célérité de la lumière : c = 3,00 × 108 m.s-1 - Constante de Planck : h = 6,63 × 10-34 J.s - Électron-volt : 1 eV = 1,60 × 10-19 J 1. Térahertz et scanner. Les ondes térahertz possèdent des propriétés tout à fait remarquables. De par leur nature même, à la frontière de l’optique et des micro-ondes, leurs propriétés cumulent les avantages des deux mondes : - elles peuvent pénétrer certains matériaux opaques au rayonnement visible tels que le carton, les tissus, le bois ou les matières plastiques ; - elles interagissent peu avec la matière, ce qui permet de les utiliser dans des applications d’imagerie pénétrante sans toutefois présenter de danger pour les organismes vivants. Les scanners à rayons X sont d’un usage courant. Dans les laboratoires, les chercheurs conçoivent de nouveaux types de scanner faisant appel aux rayons T. 1.1. Certains rayonnements sont dit ionisants. Leur énergie, supérieure à 10 eV, est suffisante pour transformer les atomes en ions. Ces rayonnements ionisants peuvent être nocifs pour les organismes vivants si la quantité d’énergie reçue est trop élevée. 1.1.1. Calculer l'énergie en eV : - d'un photon associé à un rayonnement X de fréquence égale à 1,0 × 1017 Hz ; - d'un photon associé à un rayonnement T de fréquence égale à 1,5 THz. Page 2 sur 12 17PYSCSPO1 1.1.2. Comparer l'impact sur les organismes vivants d'un scanner à rayons X et d'un scanner à rayons T. Justifier la réponse. 1.2. Le pouvoir de résolution d’un système d’observation, est sa capacité à séparer deux points distincts pour qu'ils soient correctement discernés par l’observateur. Il est lié à la diffraction de l’onde, de longueur d’onde , lorsque l’onde traverse le système d’observation. 1.2.1. On éclaire une fente de