ACTIVITÉ 1. Questions :

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1 ACTIVITÉ 1 Questions : 1) À partir des éléments ci-dessus, proposer une définition d une onde. 2) Quelles sont les ondes détectées par nos yeux, nos oreilles? 3) Peut on voir dans l espace? Peut on entendre dans l espace? 4) Les ondes sonores et les ondes lumineuses sont-elles différentes? 5) Pourquoi certaines ondes sonores comme certaines ondes lumineuses ne sont pas perceptibles par l être humain?

2 ACTIVITÉ 2 QUELQUES TECHNIQUES DE DIAGNOSTIC MEDICAL Être examiné par un médecin ne suffit pas toujours pour établir un diagnostic précis. Dans un certain nombre de cas, un ou plusieurs examens médicaux complémentaires sont nécessaires. De façon schématique, on peut les diviser en deux grands types : les examens biologiques (analyse de sang, d'urine...) et les examens d'imagerie médicale. échographie (a) radiographie (b) fibroscopie (c) Texte 1 : Cette technique permet l étude de multiples organes. Elle permet de rechercher des anomalies qui pourraient les atteindre (tumeurs, infections, malformations) et peut parfois guider un prélèvement en profondeur. Au cours d une grossesse, elle permet d étudier la vitalité et le développement du fœtus, de dépister des anomalies ou encore de déterminer le sexe de l enfant. Pour pratiquer cet examen, on applique une sonde contre la peau en regard de l organe à explorer. Cette sonde émet des ultrasons qui traversent les tissus puis lui sont renvoyés sous la forme d un écho. Les fréquences utilisées dépendent des organes ou des tissus biologiques à sonder (2 MHz à 15 MHz). Ce signal, une fois recueilli va être analysé par un système informatique qui retransmet en direct une image sur un écran vidéo. A B Texte 2 : Cette technique permet surtout l'étude du squelette et des articulations, des poumons, de l'abdomen, des seins. L appareil utilisé pour cet examen est constitué d un bras articulé muni d'un tube à rayons X et d'une plaque contenant un film. Le pupitre de commande derrière lequel se trouve le personnel médical est séparé du reste de la pièce par une vitre plombée protectrice. Texte 3 : Cette technique permet de visualiser les organes creux (les bronches, l intérieur du tube digestif, les voies urinaires, ) Pour pratiquer cet examen, on utilise un endoscope (ou fibroscope) constitué d une minuscule caméra au bout d une fibre optique logée dans un tube flexible et reliée à un ordinateur qui numérise les images saisies, les affiche sur un moniteur et les enregistre. Ils peuvent être équipés de pinces afin de réaliser des prélèvements pour une analyse en laboratoire. C 1- Associer à chaque technique (a, b, c) un texte (1, 2, 3) et une photo (A, B, C). 2- Quel est l intérêt commun de ces trois techniques d imagerie médicales? 3- Chacune des techniques utilise un type d ondes. Préciser lequel dans chaque cas.

3 ACTIVITÉ 4 "Si tu poses un objet au fond d'un vase et si tu l'éloignes jusqu'à ce que l'objet en question ne se voie plus (Fig.1), tu le verras réapparaître à cette distance dès que tu rempliras le vase d'eau (Fig.2)." L'expérience proposée par Archimède ( av. J C.) est réalisée avec un bécher et une pièce de monnaie. Une Webcam remplace l'œil de l'expérimentateur. La lumière se propage en ligne droite (rectiligne) dans un milieu transparent et homogène. On la modélise par un rayon de lumière (une droite orientée) 1) D une manière générale, à quelle condition un objet (une fleur par exemple) peut il être vu par un observateur (un œil)? 2) a) D après les phrases sous le schéma, sachant que l eau et l air peuvent être considérés comme deux milieux homogènes et transparents, que peut on dire de la propagation de la lumière dans ces milieux? b) Utiliser le modèle du rayon de la lumière pour expliquer que l expérimentateur (son œil ou la Webcam) ne voit pas la pièce de monnaie dans la situation de la fig. 1. c) Utiliser le modèle du rayon de la lumière pour expliquer que l expérimentateur (son œil ou la Webcam) voit la pièce de monnaie dans la situation de la fig. 2. Le phénomène observé dans la situation de la fig. 2 est appelé réfraction de la lumière: c'est un brusque changement de la direction de propagation de la lumière. SANTÉ CHAPITRE 2 ONDES ET IMAGERIE MEDICALE ACTIVITÉ 4 "Si tu poses un objet au fond d'un vase et si tu l'éloignes jusqu'à ce que l'objet en question ne se voie plus (Fig.1), tu le verras réapparaître à cette distance dès que tu rempliras le vase d'eau (Fig.2)." L'expérience proposée par Archimède ( av. J C.) est réalisée avec un bécher et une pièce de monnaie. Une Webcam remplace l'œil de l'expérimentateur. La lumière se propage en ligne droite (rectiligne) dans un milieu transparent et homogène. On la modélise par un rayon de lumière (une droite orientée) 1) D une manière générale, à quelle condition un objet (une fleur par exemple) peut il être vu par un observateur (un œil)? 2) a) D après les phrases sous le schéma, sachant que l eau et l air peuvent être considérés comme deux milieux homogènes et transparents, que peut on dire de la propagation de la lumière dans ces milieux? b) Utiliser le modèle du rayon de la lumière pour expliquer que l expérimentateur (son œil ou la Webcam) ne voit pas la pièce de monnaie dans la situation de la fig. 1. c) Utiliser le modèle du rayon de la lumière pour expliquer que l expérimentateur (son œil ou la Webcam) voit la pièce de monnaie dans la situation de la fig. 2. Le phénomène observé dans la situation de la fig. 2 est appelé réfraction de la lumière: c'est un brusque changement de la direction de propagation de la lumière.

4 TP3: LA FIBRE OPTIQUE ET SES APPLICATIONS MEDICALES 1. Après avoir atteint l interface air-plexiglas, une partie du faisceau repart dans l air, l autre partie est transmise dans le plexiglas en étant éventuellement déviée. 2. Le rayon est transmis sans être dévié lorsque i =, donc lorsque le rayon incident est à la surface. Exp 1 Exp 2 Situation a. Exp 2 Situation b. 3. a) Pour un angle d incidence petit, le faisceau est en partie, l autre partie est. À la différence de l expérience 1, le faisceau est réfracté en de la normale (N). b) Pour un angle d incidence plus, le rayon réfracté peut, alors que le rayon réfléchi existe toujours. 4. a. Dans la situation b, il y a car il n y a plus de rayon réfracté. b. L intensité lumineuse réfléchie est. En évitant la réfraction, on limite les pertes d intensité lumineuse. Il est ainsi possible, par une succession de réflexion totale, de transmettre une information lumineuse dans le cœur d une fibre optique même courbe avec un minimum d atténuation de l intensité lumineuse. La fibroscopie utilise ce phénomène. SANTÉ CHAPITRE 2 ONDES ET IMAGERIE MEDICALE TP3: LA FIBRE OPTIQUE ET SES APPLICATIONS MEDICALES 1. Après avoir atteint l interface air-plexiglas, une partie du faisceau repart dans l air, l autre partie est transmise dans le plexiglas en étant éventuellement déviée. 2. Le rayon est transmis sans être dévié lorsque i =, donc lorsque le rayon incident est à la surface. Exp 1 Exp 2 Situation a. Exp 2 Situation b. 3. a) Pour un angle d incidence petit, le faisceau est en partie, l autre partie est. À la différence de l expérience 1, le faisceau est réfracté en de la normale (N). b) Pour un angle d incidence plus, le rayon réfracté peut, alors que le rayon réfléchi existe toujours. 4. a. Dans la situation b, il y a car il n y a plus de rayon réfracté. b. L intensité lumineuse réfléchie est. En évitant la réfraction, on limite les pertes d intensité lumineuse. Il est ainsi possible, par une succession de réflexion totale, de transmettre une information lumineuse dans le cœur d une fibre optique même courbe avec un minimum d atténuation de l intensité lumineuse. La fibroscopie utilise ce phénomène.

5 BILAN Ce qu'il faut savoir : Je pense le savoir Je ne pense pas encore lesavoir - Connaître une valeur approchée de la vitesse du son dans l air. - Connaître la valeur de la vitesse de la lumière dans le vide (ou dans l air). - Savoir qu une onde sonore a besoin d un milieu matériel contrairement aux ondes lumineuses. Ce qu'il faut savoir faire : Je pense savoir faire Je ne pense pas encore savoir faire - Savoir utiliser la méthode de l écho pour déterminer une vitesse, une durée ou une distance Activité 3 (livre p 74) TP 2 - Extraire et exploiter des informations concernant la nature des ondes et leurs fréquences en fonction de l application médicale. Activité 2 - Savoir manipuler la relation liant la vitesse, la durée et la distance Ex 17 et 18 p 83 TP 1 - Pratiquer une démarche expérimentale sur la réfraction et la réflexion totale. Activité 4 TP 3