Thème : PHENOMENES VIBRATOIRES
Chap 1 : NOTIONS DE BASE SUR LES PHENOMENES VIBRATOIRES, ONDES 1) Exemples d’ondes ou vibrations :
- Ondes mécaniques (se propagent dans un milieu matériel) : son ; vague (wave en anglais = onde), ondes sismiques…
- Ondes électromagnétiques (se propagent dans un milieu matériel et aussi dans le vide) : lumière (visible) (se propage dans les milieux transparents), rayons X , gamma , IR, UV, ondes hertziennes, micro-ondes…
- Exemples de milieux matériels : air, eau, verre, peau, métaux, bois, ….
- Exemples de sources, émetteurs : caillou jeté dans l’eau, corde vocale, haut parleur, filament d’une ampoule, antenne…
- Exemples de récepteurs : tympan, microphone, cellule photoélectrique, antenne…
2) Grandeurs définissant une onde ou vibration :
a) La célérité c :
Vitesse de propagation de l’onde : c’est la distance parcourue par l’onde par unité de temps.
Unité : m/s ou m.s−1
Exemples : lumière dans l’air ou le vide : 3.108 m.s−1 ; dans l’eau : 2,25.108 m.s−1 Le son dans l’air : 340 m.s−1 ; dans l’eau de mer 1500 m.s−1
La célérité d’une onde dépend du milieu dans lequel elle se propage.
b) La période T :
C’est la durée entre deux émissions consécutives de l’onde Unité : seconde (s)
c) La fréquence f :
C’est le nombre de fois que l’onde est émise pendant 1 seconde.
Unité : Hertz (Hz)
d) La longueur d’onde λ (« lambda ») :
C’est la distance parcourue par l’onde pendant une période T d’émission de la source.
Unité : mètre (m)
(cf animation flash)
(m) en (m/s), en c , (Hz) en f , (s) en T f
c=Tλ =λ λ
(Hz) en f et (s) en T f T=1
Exemple : propagation d’une onde à la surface de l’eau :
surface de l'eau
longueur d'onde λ
longueur d'onde λ
Propagation d’une onde dans différents milieux :
longueur d'onde λeau longueur d'onde λdiamant La fréquence et la période de l'onde ne changent pas en traversant les différents milieux.
La célérité de l'onde (vitesse de propagation) est plus faible dans l'eau et encore plus faible dans le diamant.
La longueur d'onde λ évolue de la même façon : elle diminue de l'air au diamant.
longueur d'onde λair
AIR
gaz EAU
liquide DIAMANT
solide
Propagation de deux ondes dans un même milieu :
radiation rouge longueur d'onde : 750nm
radiation violette longueur d'onde : 400nm
Les deux radiations lumineuses ont la même célérité (vitesse de propagation).
Les longueurs d'onde sont différentes et par conséquent leurs périodes et fréquences sont différentes.
célérité c = longueur d'onde λ période T 400 nm
750 nm
Domaine de longueur d’onde des ondes électromagnétiques :
rayons γ (gamma)
Ils sont émis par les noyaux atomiques d'éléments radioactifs ; très dangereux biologiquement.
Utilisation : en radiothérapie pour détruire les cellules cancéreuses ; stérilisation des objets, aliments ; en scintigraphie.
rayons X
Ils sont émis par des atomes bombardés par des électrons très accélérés. Ces électrons arrachent les électrons des couches profondes des atomes : le rayonnement X provient du réarrangement électronique qui en résulte dans l'atome.
Utilisation : les muscles et la peau sont transparents aux rayons X contrairement aux os qui les absorbent : radiographie.
UV (ultra violet) Ils permettent la synthèse chlorophyllienne, facilitent la synthèse de la vitamine D, servent à stériliser de l'eau ou des appareils chirurgicaux car ils détruisent les bactéries. Ils sont dangereux car ils provoquent des brûlures de la peau (cancer).
IR (infra rouge) Utilisation : télécommande de détecteur de présence ; les photographies IR prises par satellites renseignent les cartographes sur la nature des paysages et le relief.
Mais les IR interviennent dans l'effet de serre car ils réchauffent le sol.
Micro-ondes
Chauffent les isolants, l’eau, les diélectriques mais pas les gaz et les métaux (qui au contraire réfléchissent les ondes électromagnétiques)
Utilisation : four micro ondes pour réchauffer les aliments (l’eau qu’ils contiennent), opération de séchage de matériaux (bois, tabac, textile, béton…), désinsectisation
Longueur d’onde λλλλ Rayons X
Rayons
gamma Lumière Infrarouge Ondes hertziennes
visible
0,1 nm 10 nm
UV
400 nm 750 nm 1 mm 30 cm 30 m 3 km
Micro-ondes radar télévision Radio (courtes, moyennes et grandes ondes)
