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Chapitre n°8 Les ondes au service du diagnostic médical.

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1 Chapitre n°8 Les ondes au service du diagnostic médical.

2 1 - Définition générale. Une onde est la propagation dune perturbation sans transport de matière. Il existe deux sortes dondes : - les ondes mécaniques (le son, les vagues sur leau, les ondes sismiques, etc.) - les ondes électromagnétiques (la lumière, les rayons X, etc.). I – Les Ondes

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4 2 - Vitesse de propagation dune onde. On appelle vitesse moyenne dun objet, le quotient de la distance d parcourue (par cet objet) par la durée Δt du parcours.

5 1 –Définitions: Une onde sonore est un phénomène périodique qui se propage par une suite de compressions et de dilatations du milieu de propagation. II – Ondes sonores

6 A chaque onde sonore correspond une fréquence f et une période de vibration T du milieu matériel. Les infrasons et ultrasons sont inaudibles pour loreille humaine. Les sons ayant pour une fréquence comprise entre 20 Hz et 2,0.10 4 Hz sont audibles par lhomme.

7 2 – Application à la médecine: Léchographie Une sonde échographique est un émetteur-récepteur. Les ondes pénètrent dans notre corps: une partie dentre elles sont réfléchies (ex: os). La mesure de la durée Δt entre départ de londe et le retour de lécho permet de déterminer à quelle distance se trouve lorgane observé. Cest également le principe du Sonar.

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10 1 – Définitions: Une onde électromagnétique correspond à la propagation simultanée dun champ électrique et magnétique. Une onde électromagnétique peut se propager dans le vide ou à travers la matière. III – Ondes Electromagnétiques

11 Lœil humain peut percevoir uniquement les ondes électromagnétiques comprises 400 et 800 nm.

12 - Vitesse de la lumière (aussi appelée célérité de la lumière) vaut : c = 3,00.10 8 m.s –1. - Vitesse du son dans lair: v son = 340 m.s -1. - Vitesse du son dans leau: veau = 1500 m.s-1

13 2 – Applications: Les Rayons X Même principe que léchographie, sauf quici les ondes sont électromagnétiques.

14 3 – La réfraction: Lorsquun rayon lumineux change de milieu (air, eau), ce rayon est dévié suivant un angle précis: cest la réfraction.

15 La relation mathématique qui lie langle incident et réfracté est donné par la loi de Descartes: n1 sin(i) = n2 sin(r) n1 est lindice de réfraction du milieu incident. n2 est lindice de réfraction du milieu réfracté.

16 4 - Réflexion totale: Fibroscopie Quand un rayon arrive sur linterface verre/air, il existe un angle dincidence i au-delà duquel la lumière est totalement réfléchie. On dit quil y a réflexion totale de la lumière. Ce phénomène est utilisé dans le fonctionnement des fibres optiques.

17 Exercice dapplication: Lors dun vol, une chauve-souris émet des ultrasons. Elle reçoit lécho 0,04 seconde plus tard. 1 – Quelle est la vitesse des ultrasons dans lair? 2 – Quel est le trajet effectué par londe durant ces 0,04 seconde? 3 – A quelle distance de lobstacle la chauve-souris se trouve- t-elle?

18 Exercice: Un bateau envoi des ultrasons à une vitesse v pour évaluer la profondeur de leau. 1 – Faire un schéma de la situation. 2 – v= 1500 m.s-1, le signal est détecté 2,8 secondes après son émission. Quelle est la profondeur de leau.

19 Exercice: Un rayon lumineux se propage dans lair et arrive à la surface de leau avec un angle incident de 34°. 1 – Ecrire la relation de Descartes avec n1 indice de lair, n2 indice de leau. 2 –Trouver langle de réfraction r. Données: n1= 1,0 n2= 1,33 r = arcsin (sin r )


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