Ondes et particules Sommaiire -I- Les ondes (mécaniques) dans la matière. ---------------------------------2 1. La houle: (Voir l'activité documentaire 1) ------------------------------------ 2 2. Les ondes sismiques: (Voir l'activité documentaire 2) --------------------------- 2 -II- Rayonnements dans l'univers. ----------------------------------------2 1. L'absorption de rayonnement par l'atmosphère terrestre. ----------------------- 2 Document 1: (D'après WIKIPEDIA) -----------------------------------------2 Document 2: (Nasa)------------------------------------------------------3 Document 3: (D'après WIKIPEDIA) -----------------------------------------3 2. Les sources de rayonnements radio, infrarouge et ultraviolet: ------------------- 3 -III- Détecteurs d'ondes (mécaniques et électromagnétiques) et de particules (photons, particules élémentaires ou non). ------------------------------------4 Activité les particules dans l'univers: (Nathan p16) -----------------------------4 1. Analyser les documents. ------------------------------------------------- 4 2. Conclure. ------------------------------------------------------------- 4 Activité l'univers: Objectif BAC (Nathan p28) ---------------------------------5 Notions et contenus : Rayonnements dans l Univers. Absorption de rayonnements par l atmosphère terrestre. Les ondes dans la matière. Houle, ondes sismiques, ondes sonores. Magnitude d un séisme sur l échelle de Richter. Détecteurs d ondes (mécaniques et électromagnétiques) et de particules (photons, particules élémentaires ou non. Compétences attendues : Extraire et exploiter des informations sur l absorption de rayonnements par l atmosphère terrestre et ses conséquences sur l observation des sources de rayonnements dans l Univers. Connaître des sources de rayonnement radio, infrarouge et ultraviolet. Extraire et exploiter des informations sur : des sources d ondes et de particules et leurs utilisations - un dispositif de détection. Pratiquer une démarche expérimentale mettant en œuvre un capteur ou un dispositif de détection. j f Tu ne peux pas tout enseigner à un Homme ; tu peux seulement l aider à le trouver en lui. 1/5
Ondes et particules -I- Les ondes (mécaniques) dans la matière. 1. La houle: (Voir l'activité documentaire 1) 2. Les ondes sismiques: (Voir l'activité documentaire 2) -II- Rayonnements dans l'univers. 1. L'absorption de rayonnement par l'atmosphère terrestre. Onde: un phénomène de propagation d'une perturbation sans transport de matière mais avec transport d'énergie. L'univers émet des rayonnements électromagnétiques de type UV, IR, γ etc Le rayonnement électromagnétique correspond à un transfert d'énergie sous forme d'ondes électromagnétiques ( onde composée d un champ électrique et d un champ magnétique ). Spectre électromagnétique du rayonnement électromagnétique (= décomposition du rayonnement électromagnétique selon ses différentes composantes): Fréquence (Hz) 10 6 Hz à 10 9 10 9 Hz à 10 12 Ondes radio Micro-ondes 1 mm à 1 1 mm à 1 10 12 Hz à 10 14 Infra -rouge 1 µm à 1 10 14 Hz à 10 15 Visible 0,1 µm à 1 10 15 Hz à 10 16 Ultraviolet 10 nm à 0,1 10 16 Hz à 10 18 Rayons x 0,1 nm à 10 10 18 Hz à 10 20 Rayons gamma 1 pm à 0,1 Document 1: (D'après WIKIPEDIA) a) Rappeler les couleurs correspondants aux longueurs d ondes limites du spectre visible de la lumièr.(400nm / 800nm). b) Une onde électromagnétique peut-elle se propager dans le vide? Si oui, quelle est la valeur de sa célérité? comment s appelle-t-elle? c) Rappeler la relation entre fréquence et longueur d onde pour une onde électromagnétique se propageant dans le vide. Préciser la signification et les unités de chaque terme. Calculer alors les fréquences limites du spectre visible de la lumière. d) Citer au moins deux rayonnements invisibles à l œil nu. L'analyse et l'observation des rayonnements électromagnétiques provenant de l'univers donne accès à divers renseignements comme la composition de la source émettrice, sa température mais également son observation. Cependant, avant d'arriver sur terre, ces rayonnements doivent traverser l'atmosphère terrestre. j f Tu ne peux pas tout enseigner à un Homme ; tu peux seulement l aider à le trouver en lui. 2/5
Document 2: (Nasa) Afin de voir si l'atmosphère interagit avec les rayonnements qui la traverse, observons le document cidessous : e) Sur le document ci-dessus, entourer en rouge les longueurs d onde qui peuvent traverser facilement l atmosphère terrestre. f) En vous aidant du spectre électromagnétique (document 1), préciser la nature des rayonnements correspondants. g) En déduire les rayonnements détectables depuis la terre et, les rayonnements non détectables depuis la Terre. h) Comment observer les rayonnements non détectables depuis la Terre? Document 3: (D'après WIKIPEDIA) i) On peut maintenant s'interroger sur l'épaisseur de l'atmosphère et son influence sur la détection des rayonnements électromagnétiques provenant de l'univers. Pour répondre à cette question, observons le document ci-après: Remarque: Les effets de l'atmosphère ne sont plus notables au delà de 120 Km d'altitude. 2. Les sources de rayonnements radio, infrarouge et ultraviolet: L'activité humaine est à l'origine d'une production importante de rayonnement électromagnétiques. Par exemple dans le domaine des télécommunications, l'homme utilise des ondes radio, mais encore, dans tous les dispositifs de télécommande on utilise des ondes infrarouges. Dans le domaine de la beauté, les appareils pour bronzer génèrent des rayonnements ultraviolets. Enfin, l'univers est également une source de rayonnements variés. j f Tu ne peux pas tout enseigner à un Homme ; tu peux seulement l aider à le trouver en lui. 3/5
-III- Détecteurs d'ondes (mécaniques et électromagnétiques) et de particules (photons, particules élémentaires ou non). Les dispositifs de détection d'ondes et de particules sont des dispositifs à base d'électronique. En général assez complexe. Afin de comprendre leur fonctionnement, réalisons la démarche expérimentale (Voir DE): principe de fonctionnement d'un détecteur d'ondes électromagnétiques et de photons. L'univers, en plus d'être une source de rayonnements électromagnétiques et donc une source de photons, est une source de rayonnements corpusculaires (particulaires), composés de particules atomiques se déplaçant très vite. A titre d'exemple, on peut citer comme détecteurs d'ondes mécaniques (ondes sonores): les micros.(cf le chapitre 4). Activité les particules dans l'univers: (Nathan p18) Le rayonnement cosmique 1. Analyser les documents. a) A l'aide d'une recherche, expliquer les expressions surlignées du texte. b) Quelle information du texte est illustrée par la figure? Que se pesse-t-il au point noté A? c) Trouver des avantages aux accélérateurs de particules par rapport aux rayons cosmiques pour réaliser des expériences avec des particules. 2. Conclure. d) Quelles informations scientifiques les chercheurs peuvent-ils attendre de l'étude des particules cosmiques? Même question pour les particules produites dans les accélérateurs. j f Tu ne peux pas tout enseigner à un Homme ; tu peux seulement l aider à le trouver en lui. 4/5
Activité l'univers: Objectif BAC (Nathan p28) j f Tu ne peux pas tout enseigner à un Homme ; tu peux seulement l aider à le trouver en lui. 5/5