Phénomènes ondulatoires

1)Diffraction

Le phénomène de diffraction de la lumière par une fente: expérience

Le phénomène de diffraction s’observe quand la lumière (ou plus généralement toute onde) rencontre sur son chemin un obstacle ou une fente d’une dimension de l’ordre de grandeur de sa longueur d’onde. Alors les lois de l’Optique géométrique ne s’appliquent plus, mais l’image (figure de diffraction) sera toujours centrée sur l’image géométrique

problème ouvert : Corrigé

Le phénomène de diffraction est aussi observé dans les ports avec la houle qui est une onde mécanique.

voir cuve à onde

  • Animation : diffraction

La diffraction de la lumière par une ouverture ou un obstacle laisse penser que la lumière se manifeste comme une onde.En effet On observe aussi le phénomène de diffraction avec les ondes mécaniques comme la houle.

La lumière est une onde électromagnétique de célérité c

c=3×108m/s

L’importance du phénomène de diffraction en général est liée au rapport :

  • θ : ouverture angulaire du faisceau en  radian (rad)
  • λ : longueur d’onde dans le vide de la lumière utilisée (m)
  • a : largeur de la fente (m)

Exercice 43, 46 et 47 page 479

2)Interférences

Comment expliquer Expliquez les phénomènes observés?

  • Animation : interférences

2a) Le phénomène physique

Les interférences s’obtiennent à partir de deux sources dites cohérentes.

Les franges d’interférences s’obtiennent lorsque les ondes issues de sources cohérentes se superposent.

Des sources cohérentes ont la même fréquence et vibrent en phase à chaque instant.

Expérimentalement on obtient des ondes cohérentes en divisant une même onde.

Superposition de deux ondes sinusoïdales (somme de deux sinus)


Lorsque les ondes sont en phase ,les interférences sont constructives.

Si les deux ondes sont en phase au point M alors les interférences sont constructives.

Dans ce cas l’amplitude de l’onde résultante est minimale.

δ=kλ    avec k entier relatif


Lorsque les ondes sont en opposition de phase

Si les deux ondes sont en opposition de phase au point M alors les interférences sont destructives.

Dans ce cas l’amplitude de l’onde résultante est minimale.

δ=(k+1/2)λ    avec k entier relatif

script python qui a permis obtenir et de visualiser  la somme de deux sinusoïdes

EXERCICE : Deux ondes cohérentes de longueur d’onde 2cm se propagent à la surface de l’eau.Elles arrivent en un même point avec une différence de marche  d.

Quel sont les phénomènes observés dans chacun des cas.

a) d=6 cm ; b) d= 9 cm ; c) d= 11 cm ; d) d= 12 cm

  • correction

activité 3 page 462 : interférence dans une cuve à onde

  • corrigé

2b) Cas des ondes lumineuses

voir TP °5

L’interfrange i ou distance entre deux franges sombres ou deux franges brillantes a pour expression

exercice

3)Niveau d’intensité sonore

3-a) Intensité sonore

La puissance est une énergie par unité de temps.

Elle s’exprime donc en Joule par seconde qui correspond au Watt (W)

3-b) Niveau d’intensité sonore

Exercice

Déterminer les niveaux sonores en dB correspondants au seuil d’audibilité et au seuil de douleur

Problème ouvert

la voix d’un choriste est entendue à une distance d avec un niveau sonore de 60 dB.

Combien de choristes faut il placer à cette même distance pour atteindre le seuil de douleur.

indication à retenir :

Les intensités s’ajoutent mais pas les niveaux sonores.

Lorsqu’on double l’intensité sonore on ajoute 3 dB au niveau acoustique.

aide mathématique

3-c) Atténuation

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