SMARTCOURS TS PHYSIQUE PROPRIETES DES ONDES COURS

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1 Page 1 sur 8 SMARTCOURS TS PHYSIQUE PROPRIETES DES ONDES COURS I. DIFFRACTION 1. Définition du phénomène de la diffraction. Une onde se propage de manière rectiligne. Quand une onde rencontre un obstacle ou une ouverture, sous certaines conditions, l onde change de direction. Ce phénomène s appelle la diffraction. L onde incidente et l onde diffractée ont la même longueur d onde. 2. Condition de diffraction d une onde Il y a diffraction si l onde rencontre un obstacle ou une ouverture dont la taille est inférieure ou de l ordre de grandeur de sa longueur d onde. 3. Influence relative de la taille de l obstacle ou de l ouverture et de la longueur d onde Pour une longueur d onde donnée : Rayons incidents écran L/2 a θ L extinctions L/2 D

2 Page 2 sur 8 θ = λ a θ écart angulaire (en rad) λ longueur d onde (en m) a largeur de la fente (en m) θ écart angulaire (en rad) L largeur de la tâche centrale (en m) tan θ θ = L 2D D distance entre l écran et la fente (en m) 4. Cas des ondes lumineuses monochromatiques La tâche centrale est deux fois plus large que les tâches secondaires. La tâche centrale est la plus brillante. Plus les tâches secondaires sont éloignées de la tâche centrale, moins elles sont brillantes. Pour chaque tâche, le centre est brillant et plus on s éloigne du centre de la tâche moins la tâche est brillante.

3 Page 3 sur 8 5. Cas des ondes lumineuses polychromatiques Une lumière polychromatique est une onde contenant des rayons de longueur d onde différente. L écart angulaire est fonction de la longueur d onde. Donc, suivant la valeur de la longueur d onde du rayon, l écart angulaire sera plus ou moins important. Ainsi, des ondes lumineuses de longueur d onde différente peuvent se superposer. Ceci explique le dégradé de couleurs du document ci-dessous. Ce phénomène s appelle l irisation.,

4 Page 4 sur 8 II. INTERFERENCES 1. Dispositif fentes de Young M S S1 a x S2 D écran S est la source de l onde lumineuse monochromatique. S1 et S2 sont des trous par lesquels passent l onde lumineuse de la source. Chaque tâche lumineuse apparaît hachurée. Pour chaque tâche, on constate une succession de franges lumineuses et de franges sombres.

5 Page 5 sur 8 2. Différence de marche La différence de marche δ est définie par les relations suivantes : δ = S 1 M S 2 M δ = et x a D δ différence de marche (en m) x position du point M sur l écran (en m) a distance entre les deux trous (en m) D distance entre les trous et l écran (en m) 3. Interférence constructive Lorsqu une onde lumineuse venant de S1 et une onde venant de S2 arrivent en phase au point M, le signal résultant possède une amplitude plus importante. On parle d interférence constructive. Le point M se situe dans une frange brillante. On a alors : δ = kλ avec k Z 4. Interférence destructive Lorsqu une onde lumineuse venant de S1 et une onde venant de S2 arrivent en opposition de phase au point M, le signal résultant possède une amplitude nulle. On parle d interférence destructive. Le point M se situe dans une frange sombre. On a alors : δ = k λ

6 Page 6 sur 8 5. Distance interfrange La distance séparant deux franges consécutives sombres ou brillantes s appelle la distance interfrange. Elle est définie par la relation suivante : i = λ D a i distance interfrange (en m) λ longueur d onde (en m) D distance entre les trous et l écran (en m) a distance entre les deux trous (en m)

7 Page 7 sur 8 Effet Doppler 1. Effet Doppler dans le cas de faibles vitesses Quand une source émettrice d un son se rapproche ou s éloigne d un recepteur, la fréquence du son émise par la source est différente de la fréquence reçue par le récepteur. Cette différence de fréquence s appelle l effet DOPPLER. Exemple Quand une ambulance s approche de nous, le son de la sirène que nous percevons est de plus en plus aigu (fréquence de plus en plus élevée). Quand une ambulance s éloigne de nous, le son de la sirène que nous percevons est de plus en plus grave (fréquence de plus en plus faible). On a alors : f R f E = c v R c v E f E fréquence de l onde émise v E vitesse de la source émettrice (si l émetteur est immobile alors v E = 0) f R fréquence de l onde reçue v R vitesse de la source reçue (si le récepteur est immobile alors v R = 0) c vitesse de propagation de l onde 2. Effet DOPPLER-FIZEAU Quand il concerne des ondes lumineuses, l effet DOPPLER est appelé effet DOPPLER-FIZEAU. Il est alors utilisé comme moyen d investigation en astrophysique. Il permet notamment d évaluer la vitesse d éloignement de galaxies ou d étoiles par rapport à la Terre. RETOUR AU SITE

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