UE 10 : Rayonnements non ionisants (fiche actualisée)

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Définit les rayonnements non ionisants – UV, visible, IR, micro-ondes, ondes radio – et leurs effets biologiques, applications médicales et risques.

41 cartes

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Question

Quels sont les deux organes cibles des rayonnements IR et quel est le symptôme principal ?

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Réponse

Peau et œil. Brûlures.

Question

Quelle est la classe des LASERs de puissance utilisés en santé et quels sont ses dangers ?

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Réponse

Classe 4. Danger en vision directe et par réflexion, dommages cutanés possibles, risque d'incendie.

Question

Quels sont deux types de LASERs à gaz et leurs domaines d'émission ?

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Réponse
  • He-Ne : visible (rouge).
  • CO₂ : IR-C.
Question

Comment la matière non métallique et les métaux se comportent-ils vis-à-vis des micro-ondes ?

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Réponse

Matière non métallique absorbante (rotation moléculaire, conduction ionique) ; métaux réfléchissants par conduction électrique.

Question

Que permet l'utilisation d'un second LASER visible en parallèle d'un LASER émettant un rayonnement invisible ?

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Réponse

Le spot du faisceau visible se superpose au faisceau invisible, permettant de viser et de diriger ce dernier avec précision.

Question

Quels sont les deux grands types de familles d'ondes radio ?

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Réponse

VHF/HF (très haute/haute fréquence) et MF/LF/VLF/ELF (moyenne, basse, très basse, extrêmement basse fréquence).

Question

Que signifie le sigle DAS et quelles sont ses limites réglementaires pour la tête et le tronc ?

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Réponse

Débit d'Absorption Spécifique. Limite : 2 W·kg⁻¹ pour la tête et le tronc, 4 W·kg⁻¹ pour les membres.

Question

Nommez deux applications des LASERs en ophtalmologie en précisant le type de LASER utilisé.

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Réponse
  • Chirurgie de la cataracte secondaire et traitement du glaucome : Nd:YAG.
  • Prévention du décollement rétinien et traitement du glaucome : Argon.
Question

Quels sont les effets de la température sur les tissus lors d'une exposition à un LASER ?

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Réponse
  • De 45°C à 50°C : hyperthermie.
  • De 60°C à 80°C : coagulation tissulaire.
  • 100°C et plus : vaporisation tissulaire.
Question

Quel est le principe de fonctionnement d'un LASER ?

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Réponse

Émission stimulée de photons par pompage optique, créant une inversion de population, amplifiée dans une cavité optique entre deux miroirs.

Question

Qu'est-ce qui distingue les ondes mécaniques des ondes électromagnétiques ?

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Réponse

Nécessitent un support matériel pour se propager, contrairement aux ondes électromagnétiques qui peuvent se propager dans le vide.

Question

Quelle relation lie le champ électrique ​�����​����� et le champ magnétique ​�����​����� dans une onde électromagnétique ?

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Réponse

∣∣E⃗∣∣=c∣∣B⃗∣∣||\vec{E}|| = c||\vec{B}||, où cc est la célérité de la lumière dans le vide.

Question

Que devient un rayonnement incident lorsqu'il rencontre de la matière ?

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Réponse

Une fraction τ\tau est transmise, une fraction ρ\rho est réfléchie et une fraction α\alpha est absorbée (τ+ρ+α=1\tau + \rho + \alpha = 1).

Question

Qu'est-ce qui caractérise un rayonnement ionisant ?

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Réponse

Une énergie E>10 eVE > 10\,\text{eV} et une longueur d'onde λ<125 nm\lambda < 125\,\text{nm}, capable d'ioniser un atome ou une molécule.

Question

Quels sont les effets tissulaires liés à une exposition aux UV ?

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Réponse

Érythème, vieillissement cutané, cancer de la peau, kératose solaire, cataracte et photokératite.

Question

Quels types de transitions moléculaires les micro-ondes, les IR et le visible/UV permettent-ils respectivement ?

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Réponse

Micro-ondes : transition rotationnelle. IR : transition vibrationnelle. Visible/UV : transition électronique vers un état excité.

Question

Quel est l'intérêt médical des UV ?

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Réponse

Synthèse de vitamine D (rachitisme) et traitement du psoriasis par PUVAthérapie (UV-A + psoralène).

Question

Quels sont les deux risques oculaires majeurs liés à l'exposition à la lumière bleue ?

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Réponse

DMLA (dégénérescence maculaire) et décalage de l'horloge biologique par diminution de la sécrétion de mélatonine.

Question

Quelle est l'application médicale de la lumière bleue pour traiter l'ictère du nouveau-né ?

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Réponse

Exposition à la lumière bleue (420–490 nm) pour éliminer la bilirubine.

Question

Quel est l'intérêt des LASERs à diode en kinésithérapie ?

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Réponse

Provoque un échauffement musculaire, tendineux et capsulaire, réduit les douleurs et a un effet biostimulant.

Question

Quels sont les deux pics d'absorption des UV par les constituants cellulaires et quelles en sont les conséquences ?

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Réponse

Pic à 260 nm (acides nucléiques) et 280 nm (protéines), causant dénaturation de l'ADN/ARN et des protéines.

Question

Quels sont les effets produits par les ondes radio sur la matière ?

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Réponse

Transfert d'énergie par conduction ionique.

Question

Quel est le rôle du pompage optique dans un LASER ?

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Réponse

Source d'énergie pour maintenir les atomes à l'état excité, entraînant une inversion de population.

Question

Quelles sont les quatre classes de LASER et laquelle regroupe les LASERs de puissance utilisés en santé ?

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Réponse

Les quatre classes sont 1 à 4. La classe 4 regroupe les LASERs de puissance utilisés en santé.

Question

Quel est le rôle de la magnétosphère terrestre dans la perméabilité de l'atmosphère aux rayonnements ?

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Réponse

Champ magnétique issu du noyau terrestre empêchant les particules chargées d'atteindre la Terre.

Question

Comment l'exposition aux UV-B permet-elle la production de vitamine D ?

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Réponse

Les UVB activent la provitamine D3 en prévitamine D3, qui s'isomérise en vitamine D3 à 37 ∘C37\,^\circ\text{C}, métabolisée par le foie puis les reins.

Question

Quels sont les deux types de LASERs solides et leurs domaines d'émission respectifs ?

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Réponse

LASER à rubis : émission dans le visible (rouge). LASER à Néodyme-YAG : émission dans l'IR-A. Les diodes LASER offrent une grande variété de longueurs d'onde.

Question

Quels sont les trois types d'UV et leurs plages de longueurs d'onde ?

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Réponse

UV-C (125<λ<200 nm125 < \lambda < 200\,\text{nm}), UV-B (200<λ<315 nm200 < \lambda < 315\,\text{nm}), UV-A (315<λ<400 nm315 < \lambda < 400\,\text{nm}).

Question

Quels sont les deux moyens de protection oculaire essentiels contre les LASERs de puissance ?

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Réponse

Lunettes adaptées selon la longueur d'onde et instrumentation anti-reflets.

Question

Quels sont les deux pics d'absorption des UV par les constituants cellulaires ?

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Réponse

Protéines : 280 nm280\,\text{nm} ; acides nucléiques : 260 nm260\,\text{nm}.

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Quel est le rôle du laser CO₂ en ORL ?

Bistouri laser pour excision / ablation en chirurgie du larynx, des amygdales et du pharynx.

Quels rayonnements l'atmosphère terrestre laisse-t-elle passer ?

Ondes radio, une partie des IR, le visible, les UVA et les UVB.

Quelle est la condition pour qu'une onde mécanique se propage, contrairement à une onde électromagnétique ?

Un support matériel pour se propager.

Comment se classent les ondes de pression acoustique selon leur fréquence ?

Ultrasons (f>20f > 20 kHz), sons (20 Hz à 20 kHz), infrasons (f<20f < 20 Hz).

Qu'est-ce que la PUVAthérapie et pour quoi est-elle utilisée ?

Association d'un rayon UV-A avec un psoralène pour traiter le psoriasis cutané en lésant l'ADN des cellules à multiplication rapide.

Quelle est la différence entre un rayonnement ionisant et un rayonnement non ionisant en termes d'énergie ?

Un rayonnement ionisant a une énergie E>10E > 10 eV (λ<125\lambda < 125 nm) capable d'ioniser la matière, alors qu'un rayonnement non ionisant a une énergie trop faible pour ioniser mais suffisante pour exciter.

Quels sont les effets possibles d'une exposition à un champ magnétique statique compris entre 2 T et 8 T ?

Acouphènes et vertiges possibles ; sans danger sauf en cas d'implants métalliques.

Comment la photothérapie par lumière bleue permet-elle de traiter l'ictère du nouveau-né ?

L'exposition à la lumière bleue (420–490 nm) élimine la bilirubine, ce qui traite l'ictère néonatal.

Quelle est la sensibilité maximale de l'œil dans le spectre visible et quel est le risque de la lumière bleue ?

Maximale dans le vert. La lumière bleue (350–500 nm) est phototoxique pour la rétine, avec risque de DMLA et décalage de l'horloge biologique.

Pourquoi les rayonnements infrarouges présentent-ils un risque particulier pour l'œil ?

Ils sont invisibles, donc pas de réflexe palpébral (clignement), ce qui augmente le risque de brûlure de la rétine, cornée et cristallin.

Quelle est l'unité du Débit d'Absorption Spécifique (DAS) et comment se calcule-t-il ?

Unité : W·kg⁻¹. Calcul : DAS=d(Wm)dt\text{DAS} = \frac{d\left(\frac{W}{m}\right)}{dt}, où WW est l'énergie (J), mm la masse (kg), tt le temps (s).

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La fraction α\alpha du rayonnement incident absorbée par la matière est celle qui a des conséquences biologiques.

Texte à trous

  • L'absorption des micro-ondes par la matière provoque une transition rotationnelle.
  • Les UV-C de 200 nm sont arrêtés par la couche cornée de la peau.
  • Les ondes de pression acoustique dont la fréquence est supérieure à 20 kHz sont appelées ultrasons.
  • Un champ magnétique statique compris entre 2 T et 8 T peut provoquer des acouphènes et des vertiges.
  • La relation liant le champ électrique $\vec{E}$ et le champ magnétique $\vec{B}$ d'une onde électromagnétique dans le vide est $||\vec{E}|| = c||\vec{B}||$, où $c$ représente la célérité de la lumière dans le vide.
  • La synthèse de la vitamine D par la peau est obtenue par exposition aux UV-B.
  • Les ondes mécaniques, contrairement aux ondes électromagnétiques, ne peuvent pas se propager dans le vide.
  • La couche d'ozone laisse passer les UVA, les UVB, le visible, une petite partie des IR et les ondes radio.
  • Les ondes radio de basse fréquence (λ > corps) provoquent des courants induits, une accumulation de charges et une conduction ionique.
  • Les micro-ondes ont une longueur d'onde comprise entre 1 mm et 1 m.
  • La photothérapie par lumière bleue à 423 nm permet de traiter les formes légères de psoriasis.
  • Pour les tissus biologiques, une température comprise entre 60°C et 80°C provoque une coagulation tissulaire.
  • L'atteinte de la rétine, de la cornée et du cristallin par les infrarouges est aggravée par l'absence de réflexe palpébral.
  • La lumière bleue (350–500 nm) présente un risque de phototoxicité pour la rétine, pouvant contribuer à la DMLA.
  • Les micro-ondes sont réfléchies par les métaux, ce qui permet un blindage facile du rayonnement.
  • Pour le LASER, l'inversion de population signifie que le nombre d'atomes à l'état excité est supérieur au nombre d'atomes à l'état fondamental.
  • Pour diriger le faisceau d'un LASER émettant un rayonnement invisible, on utilise en parallèle un second LASER émettant une lumière visible dont le spot se superpose au faisceau invisible.
  • La limite réglementaire du DAS pour le téléphone mobile est de 4 W.kg⁻¹ au niveau des membres.
  • Les ondes radio de la famille VHF/HF ont une fréquence comprise entre 3 MHz et 300 MHz.
  • La vitamine D3 est formée à partir de la provitamine D3 sous l'effet des UV, puis par isomérisation à 37°C en vitamine D3.
  • En ORL, le LASER CO₂ est utilisé comme bistouri laser pour les chirurgies du larynx, des amygdales et du pharynx.
  • Le LASER à excimère ArF* (193 nm) est utilisé en ophtalmologie pour le rabotage de la cornée.
  • En kinésithérapie, le LASER à diode (650–980 nm) est utilisé pour son effet biostimulant et pour provoquer un échauffement des tissus profonds.
  • En odontostomatologie, le LASER Argon est fortement réfléchi par l'émail.
  • En dermatologie, l'épilation des peaux claires est réalisée avec le LASER alexandrite.
  • Les LASERs de classe 4, utilisés en santé, présentent un risque de dommages oculaires, cutanés et d'incendie.
  • La fraction d'un rayonnement incident qui est absorbée par la matière et qui a des conséquences biologiques est notée α.
  • Les ondes de pression acoustique dont la fréquence est inférieure à 20 Hz sont appelées Infrasons.
  • Les ondes mécaniques, contrairement aux ondes électromagnétiques, nécessitent un milieu matériel pour se propager.
  • Les rayonnements du spectre optique étendu (UV, visible, IR) peuvent provoquer une excitation atomique ou moléculaire, une vibration et une rotation.
  • Les infrarouges (IR) ont une longueur d'onde comprise entre 1 mm et 800 nm.
  • La PUVAthérapie associe un rayonnement UV-A à un médicament photosensibilisant appelé psoralène.
  • La vitamine D3 est métabolisée successivement par le foie puis par les reins.
  • Parmi les applications médicales des infrarouges, on trouve le thermomètre infrarouge et l'oxymètre de pouls.

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