CHAP10: LES ONDES

1 Ondes : Phénomènes périodiques 1.1 Définition: Une onde est une perturbation qui se propage sans transport de matière C’est un phénomène périodique: Il se reproduit identique à lui-même à intervalles de temps égaux. 1.2 Exemple : Les ondes sonores Une onde sonore est une perturbation de la pression qui se propage dans un milieu matériel ( généralement de l’air). C’est un phénomène périodique: 1.3 Mesures électriques: http://bruit.erasme.org/images/films/oreille-m.swf http://physiquecollege.free.fr/physique_chimie_college_lycee/troisieme/electricite/frequence_sons.htm

a)Tension maximale b) Période Umax= 3 x 10=30mV S = 10mV/div Umax= 3 x 10=30mV b = 1ms/div T=4.5 x 1 x10-3=4.5 x 10-3s

c)Fréquence

Umax : Tension maximale (V) écart entre la valeur maximale et la référence (0V) : Se mesure sur l’axe vertical T : période(s) durée d’un motif F : Fréquence en Hertz (Hz) : nombre de motifs par seconde

d) Longueur d’onde Distance parcourue par l’onde pendant une période est se note l et s’exprime en m Vitesse du son dans le milieu en mètre par seconde( m.s-1) Vitesse du son dans le milieu en mètre par seconde( m.s-1) Période de l’onde en seconde (s) Longueur d’onde en mètre ( m) Longueur d’onde en mètre ( m) Fréquence en hertz ( Hz)

2 Ondes sonores et ultrasonores http://fpassebon.pagesperso-orange.fr/animations/son.swf 2 Ondes sonores et ultrasonores 2.1 Vitesse du son : Le son se propage dans les milieux matériels, il ne se propage pas dans le vide. Dans l’air le son se propage à la vitesse v= 340m.s-1 Dans l’eau le son se propage à la vitesse v=1500 m.s-1. 2.2 Fréquences: les ondes sonores ont des fréquences comprises entre 20 Hz et 20000Hz les ultrasons ont des fréquences supérieures à 20 kHz

3 Ondes ultrasonores et échographie http://www.ostralo.net/3_animations/swf/echographie.swf http://lyc-moulin-st-amand.tice.ac-orleans-tours.fr/eva/sites/lyc-moulin-st-amand/IMG/file/pdf-phy/tp2presentation.swf http://www.ostralo.net/3_animations/swf/sonar.swf 3 Ondes ultrasonores et échographie 3.1 Définition: Une onde ultrasonore a une fréquence supérieure à 20 kHz L’échographie utilise la technique de l’echo, les ondes ultrasonores sont réfléchies par un obstacle non absorbant. Connaissant la vitesse du son dans le milieu, on peut mesurer une distance en mesurant un temps 3.2 Mesures : d: Distance à l’obstacle (m) D : Distance parcourue par la salve (aller-retour) (m) V : vitesse du son (m.s-1) t : durée de l’aller et retour d’une salve (s)

4 Ondes électromagnétiques http://www.ostralo.net/3_animations/swf/ondesEM_frise.swf 4 Ondes électromagnétiques 4.1 Définition: Une onde électromagnétique correspond à la propagation simultanée d’un champ électrique et magnétique. Une onde électromagnétique peut se propager dans le vide à la vitesse de 3x108 m/s 4.2 Classement des ondes électromagnétiques: Longueur d’onde  en m 10-14 10-12 10-10 10-8 10-6 10-4 10-2 1 102 104 106

Décomposition du rayonnement 10-3 10-2 10-1 1 10 100 400 800 103 107 108 longueur d’onde :l(nm) Rayons gamma(g) Infra-rouges( IR) Ondes hertziennes Rayons X Ultra-violets UV Visible Le rayonnement électromagnétique peut être décomposé dans ces différentes composantes, on parle de radiations électromagnétiques : Chaque composante du rayonnement électromagnétique est caractérisée par un domaine de longueur d’onde :l

5 Réflexion totale des ondes électromagnétiques fibroscopie

n1 Sin i1 n2 Sin i2 Loi de Descartes = × × http://www.sciences.univ-nantes.fr/physique/perso/gtulloue/optiqueGeo/dioptres/dioptre_plan.html Loi de Descartes n1 Sin i1 n2 Sin i2 = × × Où n1 et n2 sont les indices de réfraction respectifs du milieu 1 et du milieu 2

http://www. sciences. univ-nantes http://www.sciences.univ-nantes.fr/physique/perso/gtulloue/optiqueGeo/dioptres/dioptre_plan.html Indice d’un dioptre = Où n1 et n2 sont les indices de réfraction respectifs du milieu 1 et du milieu 2

Nouvelle expression de la loi de Descartes http://www.sciences.univ-nantes.fr/physique/perso/gtulloue/optiqueGeo/dioptres/dioptre_plan.html Nouvelle expression de la loi de Descartes Sin i1 n Sin i2 = × Où n est l’indice du dioptre

Le milieu 2 est plus réfringent que le milieu 1 http://www.sciences.univ-nantes.fr/physique/perso/gtulloue/optiqueGeo/dioptres/dioptre_plan.html Le milieu 2 est plus réfringent que le milieu 1 n2 > n1 > n 1 > i1 i2 Il n’y a pas de réflexion totale

La réflexion totale i1 i2 Normale au dioptre Milieu 1 : plexiglas Dioptre plexiglas- air Milieu 2 : air n2 = 1 i2 http://www.ostralo.net/3_animations/swf/descartes.swf

Le milieu 2 est moins réfringent que le milieu 1 http://www.sciences.univ-nantes.fr/physique/perso/gtulloue/optiqueGeo/dioptres/dioptre_plan.html Le milieu 2 est moins réfringent que le milieu 1 < n2 n1 < n 1 < i1 i2 Le rayon réfracté s’ écarte de la normale le phénomène de réflexion totale se produit dès que i2 = 90°

Angle limite l i2 = 90 ° Normale au dioptre Milieu 1 : plexiglas Dioptre plexiglas- air i2 = 90 ° Milieu 2 : air n2 = 1 http://www.ostralo.net/3_animations/swf/descartes.swf

Il ya réflexion totale dès que l’angle de réfraction est égal à 90° l’angle d’incidence i1 est dans ce cas l’angle limite l et or donc

comme la fonction sinus est croissante alors Le milieu 2 est moins réfringent que le milieu 1 alors donc Or donc comme la fonction sinus est croissante alors Le rayon réfracté s’écarte de la normale Le phénomène de réflexion totale se produit dès que r = 90°