CORRECTION TP N°8 EFFET DOPPLER

PARTIE 1 L’effet Doppler, c’est quoi ? Quand l’émetteur d’une onde est en mouvement par rapport à un récepteur (ou réciproquement), la longueur d’onde de l’onde perçue est différente. La fréquence de l’onde est donc , elle aussi, différente. Ainsi le son que l’on perçoit venant de l’ambulance sera plus ou moins aigu.

PARTIE 2 Comment déterminer si la voiture est en infraction? Ouvrir le fichier son du klaxon émis par la voiture à l’aide du logiciel audacity Sélectionner une partie du signal d’approche. A l’aide des logiciels regavi et regressi, réaliser le spectre en fréquence du signal et mesurer la fréquence d’approche fA du son (on peut choisir n’importe quel harmonique) Faire de même pour mesurer la fréquence d’éloignement du son fB (choisir le même harmonique!!)

Fréquence d’approche : fA= 437,1 Hz pour le 1er harmonique

Fréquence d’éloignement : fB = 377,8 Hz pour le 1er harmonique

Soit v = 25,2 x 3,6 = 90,7 km/h La voiture n’est donc pas en infraction car sa vitesse doit être comprise entre 85 et 95 km/h

PARTIE 3 1. Les raies d’absorption sont décalées vers la gauche, leurs longueurs d’onde sont donc plus petites que celles de référence. Leur fréquence est donc plus élevée, donc l’étoile se rapproche Spectre 1

Les raies d’absorption sont décalées vers la droite, leurs longueurs d’onde sont donc plus grandes que celles de référence. Leur fréquence est donc plus petite, donc l’étoile s’éloigne. Spectre 2

Les raies d’absorption coïncident avec celles de référence Les raies d’absorption coïncident avec celles de référence. Leur longueurs d’onde sont donc les mêmes que celles de référence. Leur fréquence est donc la même, donc l’étoile est fixe. Spectre 3

Les étoiles 1 et 2 s’éloignent, l’étoile 3 se rapproche.

r = 531nm Décalage en longueur d’onde : Étoile 1 :  - r = 608-531= 77nm Étoile 2 :  - r = 650-531= 119 nm Étoile 3 :  - r = 450-531= -81 nm

Calculs des vitesses radiales: Etoile 1: vr = 4,35.107 m/s Etoile 2: vr = 6,72.107 m/s Etoile 3: vr = - 4,58.107 m/s

Détection d’exoplanètes : t (jours)  (nm) =  - r vr (m.s-1) 118.10-6 61,5 1,0 91.10-6 5,60 1,5 -72.10-6 -36,7 2,0 -116.10-6 - 58,6 3,0 -30.10-6 -14,8 4,0 111.10-6 57,0 5,0 48.10-6 26,0 6,0 -103.10-6 -52,0 7,0 -66.10-6 -33,1

Graphe donnant l’évolution de la vitesse radiale en fonction du temps : On peut modéliser cette courbe par une sinusoïde montrant la périodicité du phénomène. La période de révolution de l’exoplanète correspond à la période du phénomène donc T = 4,23 jours.

PARTIE 4 1. L’effet Doppler permet de calculer des vitesses en mesurant le décalage entre la fréquence de l’émetteur et celle au niveau du récepteur en mouvement l’un par rapport à l’autre. Ce décalage est lié à la vitesse de propagation de l’onde et à la vitesse de l’objet mobile (émetteur ou récepteur). 2. a. Redshift signifie décalage vers le rouge en anglais, on observe alors, sur les spectres des étoiles, des raies d’absorption décalées vers les grandes longueurs d’onde. 2.b. Ce décalage s’observe quand les étoiles s’éloignent de la Terre donc quand les galaxies contenant ces étoiles s’éloignent les unes des autres (expansion de l’Univers).

2. c. L’étoile 2 a une vitesse plus grande que l’étoile 1 2.c. L’étoile 2 a une vitesse plus grande que l’étoile 1. La galaxie dans laquelle se trouve l’étoile 2 est donc plus éloignée de notre galaxie (voie lactée) que la galaxie dans laquelle se trouve l’étoile 1.