fiche bac
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Onde mécanique progressive:
On appelle onde mécanique progressive le phénomène de propagation d'une perturbation dans un milieu matériel sans transport de matière, mais avec transport d'énergie.
Une onde se propage, à partir de la source, dans toutes les directions qui lui sont offertes.
Onde transversale, onde longitudinale :
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Onde transversale à la surface de l'eau : chaque point P de la surface se soulève verticalement puis reprend sa place alors que les rides se déplacent horizontalement à la surface de l'eau. |
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Une onde est longitudinale lorsque le déplacement des points du milieu de propagation s'effectue dans la même direction que celle de la propagation. L'onde sonore se propage dans les trois dimensions de l'espace. Chaque point P vibre longitudinalement dans la direction de propagation du signal. |
On appelle célérité v (m/s) de l'onde la vitesse de propagation de l'onde. C'est le rapport entre la distance d (m) parcourue par l'onde et la durée Dt (s) du parcours. C'est une propriété du milieu de propagation
Plus le milieu est rigide, plus la célérité est grande. Sur une corde, la céléritéd'une onde est d'autant plus grande que la corde est tendue. La célérité du son est plus grande dans un solide que dans l'eau ; elle est plus grande dans l'eau que dans l'air.
Plus l'inertie du milieu est grande, plus la célérité diminue. Sur une corde, la célérité est d'autant plus grande que la masse linéique (masse par unité de longueur) est faible.
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Un mouvement périodique est un mouvement qui se répète à intervalles de temps égaux.
La période d'un phénomène périodique est la durée au bout de laquelle le phénomène se répète identique à lui-même. On la note T et elle s'exprime en secondes (s).
La fréquence d'un phénomène périodique représente le nombre de périodes par seconde. On la note généralement f, son unité est le hertz (Hz). La fréquence est l'inverse de la période.
Un point M du milieu, situé à la distance x (m) de la source, reproduit le mouvement de la source avec un retard t = x/v.
une périodicité temporelle de période T (exprimée en secondes).
une périodicité spatiale ou longueur d'onde l (exprimée en mètres).
l = v T = v / f.
Les points M1 et M2 vibrent en phase si |d2-d1| = k.l.
Les points M1 et M2 vibrent en opposition de phase si |d2-d1| = (2k+1)½.l.
diffraction d'une onde :
Soit une onde plane périodique rencontrant un obstacle ou une ouverture dont la dimension notée a, est du même ordre de grandeur que la longueur d'onde l . L'onde est diffractée : l'ouvertue se comporte comme une source ponctuelle et au delà l'onde se propage dans toutes les directions .
L'onde diffractée et l'onde incidente ont la même période, la même célérité et, en conséquence, la même longueur d'onde.
dispersion d'une onde : un milieu est dit dispersif si la célérité des ondes qui se propagent dans ce milieu dépend de leur fréquence
- La surface de l'eau est un milieu dispersif ;
- L'air est un milieu non dispersif pour les ondes sonores;
- Un prisme de verre est un milieu dispersif pour la lumière.
Diffraction de la lumière : ce phénomène se produit lorsque l'ouverture par laquelle passe la lumière a une taille de l'ordre de grandeur de la longueur d'onde de la lumière.
La diffraction prouve que la lumière peut-être considérée comme une onde électromagnétique se propageant dans le vide ou dans l'air à la vitesse de 3 108 m/s.
lumière monochromatique : onde électromagnétique progressive sinusoïdale de fréquence donnée. La couleur de cette lumière est liée à la valeur de sa fréquence.
indice de réfraction :
- La fréquence d'une onde électromagnétique caractérise cette onde ; la fréquence ne dépend pas du milieu de propagation de l'onde.
- La célérité d'une onde électromagnétique dépend du milieu de propagation. La célérité d'une onde électromagnétique dans une milieu transparent est toujours inférieure à la célérité cette onde dans le vide.
- L'indice de réfraction noté n d'un milieu transparent est le rapport entre la célérité c d'une onde se propageant dans le vide et sa célérité v dans le milieu considéré. n = c / v.
Milieu dispersif
Un milieu transparent est dispersif si la célérité d'une onde lumineuse monochromatique qui se propage dans ce milieu dépend de sa fréquence ; en conséquence l'indice de réfraction d'un milieu dispersif dépend donc de la fréquence de l'onde qui s'y propage.
On appelle lumière polychromatique une lumière composée de plusieurs ondes monochromatiques de fréquences différentes (la lumière blanche, par exemple, est une lumière polychromatique).
