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Ondes et particules

Je fais le point sur mes connaissances

Niveau d’intensité sonore L(dB) : , avec I l’intensité sonore (W∙m−2), I0 le seuil d’audibilité c’est-à-dire l’intensité minimale sonore que l’oreille humaine peut percevoir (I0 = 10−12 W∙m−2).

Magnitude M d’un séisme sur l’échelle de Richter :  (sans unité), avec ymax amplitude maximale du déplacement (m), y0 amplitude de référence (m).

Vitesse de propagation d’une onde progressive v ou célérité de l’onde (m. s−1) :  avec ∆d la distance parcourue par l’onde, ∆t la durée mise par l’onde pour parcourir la distance ∆d. On peut aussi définir le retard de propagation ∆t de cette onde entre deux points distants de Δd :.

Relation entre la longueur d’onde λ (m), la célérité v de l’onde (m. s−1), la période T (s) ou la fréquence f (Hz) :  (l représente la période spatiale).

Condition pour observer un phénomène de diffraction : la dimension caractéristique de l’obstacle ou de l’ouverture (largeur d’une fente rectangulaire, rayon d’une ouverture circulaire…) est du même ordre de grandeur ou inférieure à la longueur d’onde du rayonnement utilisé. Pour un phénomène de diffraction optique, le critère est moins contraignant et l’ouverture peut ainsi avoir une dimension jusqu’à 100 fois plus grande que la longueur d’onde.

Demi-largeur angulaire de la tache centrale de diffraction formée par une fente de largeur a traversée par une onde de longueur d’onde λ : , avec θ en radians, λ et a en mètres. Formule applicable en optique, en acoustique, pour des ondes se propageant à la surface de l’eau de la cuve à ondes…

Conditions d’interférences : les ondes qui interfèrent sont issues de deux sources cohérentes S1 et S2 (ou synchrones) c’est-à-dire de même fréquence et présentant un déphasage ∆φ constant dans le temps.

Interférences constructives en un point M : la différence de marche δ = (S1M) – (S2M) est égale à un multiple entier de la longueur d’onde λ, δ = k∙λ où k est un entier relatif ce qui est équivalent à écrire ∆φ = 2k×π.

On peut aussi introduire la différence de retard de propagation ∆τ = ∆t1 − ∆t2 qui représente l’écart entre le temps de propagation ∆t1 de l’onde entre S1 et M et le temps ∆t2 entre S2 et M.

Interférences destructives :  ce qui est équivalent à écrire ∆φ = (2k + 1)∙π.

Interfrange : distance séparant deux franges brillantes ou deux franges sombres consécutives.

En lumière polychromatique (cas de la lumière blanche), les figures d’interférences présentent une irisation (franges colorées). On parle également de couleurs interférentielles.

Je sais définir

L’ordre de grandeur des longueurs d’ondes de quelques sources de rayonnement (radio, infrarouge, ultraviolet…). Le spectre du rayonnement visible.

Le foyer, l’épicentre, les répliques d’une onde sismique.

Une onde progressive à une, deux ou trois dimensions ; une onde progressive et périodique (éventuellement sinusoïdale).

Une onde sonore, une onde ultrasonore. La hauteur et le timbre d’un son. Le fondamental et les harmoniques dans le spectre d’un son.

Je sais maîtriser

La lecture d’une figure de diffraction pour en déduire une ou plusieurs caractéristiques de la situation physique étudiée.

La lecture d’une figure d’interférences pour en déduire une ou plusieurs caractéristiques de la situation physique étudiée.

L’utilisation conjointe de l’enregistrement temporel et du spectre d’un son.

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