PROGRESSION sur L ANNEE SCOLAIRE ONDES 1. Ondes et particules 2. Caractéristiques des ondes 3. Propriétés des ondes ANALYSE CHIMIQUE 4. Analyse spectrale 5. Réaction chimique par échange de proton 6. Contrôle de la qualité par dosage TEMPS, MOUVEMENT ET EVOLUTION 7. Temps et évolution chimique : cinétique et catalyse 8. Cinématique et dynamique newtoniennes 9. Application des lois de Newton et des lois de Kepler 10. Travail et énergie 11. Temps et relativité restreinte SYNTHESE DE MOLECULES ORGANIQUES 12. Représentation spatiale des molécules 13. Transformation en chimie organique : aspect macroscopique 14. Transformation en chimie organique : aspect microscopique 15. Stratégie de synthèse et sélectivité en chimie organique ENERGIE ET DEVELOPPEMENT DURABLE 16. Transfert macroscopique d énergie 17. Transfert quantique d énergie et dualité onde-corpuscule 18. Les enjeux énergétiques 19. Une chimie pour un développement durable TRANSMETTRE ET STOCKER L INFORMATION 20. Numérisation de l information 21. Transmission et stockage de l information Page 1 sur 6
COURS 1 _ ONDES ET PARTICULES: SUPPORT D'INFORMATIONS I) LES ONDES 1. Qu'est ce qu'une onde? 2. Les ondes électromagnétiques 3. Les ondes mécaniques 4. Les ondes gravitationnelles II) LES RAYONNEMENTS DE PARTICULES III) DETECTION IV) SUPPORTS D INFORMATIONS Compétences exigibles au baccalauréat: page 28 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 les manifestations des ondes mécaniques dans la matière. Extraire et exploiter des informations sur : o Des sources d ondes et de particules et leurs utilisations o Un dispositif de détection Pratiquer une démarche expérimentale mettant en œuvre un capteur ou un dispositif de détection. (Sera choisi un capteur d ultrasons dans le but de déterminer une distance grâce au principe de l écholocation emprunté au règne animal) Page 2 sur 6
I) LES ONDES 1. Qu'est ce qu'une onde? Une onde est un phénomène de propagation d une perturbation. L onde est une forme de transfert d'énergie. On distingue plusieurs types d ondes : Les ondes électromagnétiques Les ondes mécaniques Les ondes gravitationnelles 2. Les ondes électromagnétiques a. Définition simplifiée Une onde électromagnétique est la combinaison de deux perturbations, l une est électrique, l autre est magnétique. Ces deux perturbations, qui oscillent en même temps mais dans deux plans perpendiculaires. b. Propagation dans le vide Toutes les ondes électromagnétiques se propagent dans le vide avec une célérité commune c = 299 792 458 m.s -1 = 3,00 x 10 8 m.s -1 Chaque onde électromagnétique (= radiation) est caractérisée par : # sa longueur d'onde dans le vide notée λ (m) ou # sa fréquence notée f ou ν (Hertz Hz) L'énergie transférée se calcule à l'aide la relation E = hν = h c/λ (programme de 1 S) E: énergie (Joule J) h: constante de Planck (h = 6,63 x 10-34 J.s -1 ) L'énergie est d'autant plus importante que la longueur d'onde λ est faible. Le spectre électromagnétique regroupe, en fonction des énergies transportées, les différentes catégories d ondes électromagnétiques (doc 3 page 26) retour Page 3 sur 6
c. Sources de rayonnements Origine céleste : Les objets célestes (= différents stades d'évolution d'une étoile, gaz interstellaires, ) produisent des rayonnements électromagnétiques qui s'étalent sur la totalité du spectre électromagnétique. (doc 3 page 26; exercice 5 page 34) Origine artificielle : L'homme est capable aujourd'hui de construire des émetteurs dans les différents domaines du spectre: # ondes radio pour les communications (voir doc 1 page 540) # infrarouges lointains = ondes T pour les scanners corporels, # infrarouge pour les télécommandes, # rayons X pour les radiographies, d. Interaction avec la matière La matière peut avoir une action sur les divers rayonnements. # L'énergie transférée par le rayonnement peut être absorbée totalement ou partiellement par la matière. Exemples: La radiographie, le scanner corporel, le détecteur à rayonnements X des bagages exploitent cette propriété pour explorer des zones non visibles. e. Remarque Les ondes électromagnétiques sont un modèle théorique permettent de décrire les rayonnements électromagnétiques. Selon les circonstances, un autre modèle peut être utilisé: le déplacement de corpuscules appelés photons. On parle de dualité onde-corpuscule pour les rayonnements électromagnétiques. Page 4 sur 6
3. Les ondes mécaniques Définition : Une onde mécanique est caractérisée par la propagation d une perturbation dans un milieu matériel. Exemples : la houle, les ondes sismiques, les ondes sonores, La propagation d une onde mécanique est, par définition, impossible dans le vide. Elle se déplace à des célérités nettement inférieures à celle des ondes électromagnétiques dans le vide. Les ondes mécaniques seront étudiées plus en détails au travers du cours n 2. 4. Les ondes gravitationnelles Définition : Depuis la théorie de la Relativité Restreinte, on sait que le temps et l'espace ne doivent plus être considérés séparément. Espace et Temps sont intimement liés par une constante universelle, la vitesse de la lumière dans le vide. L onde gravitationnelle est une oscillation de la courbure de l espace-temps. Prédites il y a 100 ans par Einstein, ce n est que récemment que la communauté scientifique a confirmé leur existence par l observation. https://lejournal.cnrs.fr/videos/ondes-gravitationnelles-les-detecteurs-de-lextreme II) LE RAYONNEMENT DE PARTICULES Le rayonnement de particules est un phénomène de transport d'énergie qui se fait par transport de matière dû au mouvement des particules (noyaux atomiques, protons, électrons, neutrons, muons, etc). Le rayonnement de particule élémentaires se propage dans le vide à des vitesses élevées mais identiques ou inférieures à la valeur de c (erreur autour de la vitesse de déplacement des neutrinos) Les rayonnements de particules élémentaires peuvent provenir d'objets célestes mais aussi de réactions nucléaires spontanées comme la radioactivité ou provoquées comme la fission et la fusion. (En plus des ondes électromagnétiques, le Soleil, comme tous les astres, émet des rayonnements de particules chargées responsables du phénomène des aurores polaires. Page 5 sur 6
III) DETECTION L homme a mis au point des dispositifs de détection et d analyse capables de transformer les ondes et les particules en une grandeur physique mesurable (comme la tension électrique). Exemples de détecteurs : Le compteur GEIGER IV) SUPPORTS D INFORMATIONS animation lien ou voir site CEA L analyse des données recueillies par les détecteurs de rayonnements ou d ondes mécaniques permet de tirer des informations utiles à des fins scientifiques. (Compréhension des phénomènes astronomiques via les rayonnements, étude de la structure interne de la Terre grâce aux ondes sismiques, analyse des organes par les ultrasons, ) L homme utilise également les rayonnements et les ondes mécaniques pour échanger des informations (la voix via les ondes sonores, Wifi, Téléphonie, grâces aux rayonnements) Page 6 sur 6