[PDF] Physique Chapitre 3 Terminale S

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OBSERVER Page 1 sur 7 Ondes et matière

a

Physique, Chapitre 3 Terminale S

COMPORTEMENTS ONDULATOIRES

I DIFFRACTION

1) Définition de la diffraction

2) Quand faut-il prendre en compte la diffraction ?

Si a >> ,

par celle-ci.

Si a <

dans une large partie du milieu au-delà de la fente. quasi circulaire.

Cf. T.P. : Diffraction

3) Un exemple : diffraction des ondes lumineuses"

a) "PRQRŃOURPMPLTXHV obtenue par une fente

Expérience

Interposons une fente .

Observation

On observe une

tâche centrale très lumineuse puis une alternance de tâches sombres et lumineuses

éloignées de la tâche centrale.

Interprétation

Cf. T.P. : Diffraction

a

Physique Chapitre 3 : Comportement ondulatoire

OBSERVER Page 2 sur 7 Ondes et matière

b) "SRO\ŃOURPMPLTXHV obtenue par un fil

Expérience

Remplaçons la source laser par une source lumineuse blanche.

Observation

La figure de diffraction obtenue présente une tâche centrale blanche et des taches latérales irisées.

Interprétation

Cf. T.P. : Diffraction

5) 5HOMPLRQ HQPUH OM ORQJXHXU G·RQGH GX UM\RQQHPHQP

Cf. T.P. : Diffraction

II INTERFERENCES

1) HQPHUIpUHQŃHV G·RQGHV PpŃMQLTXHV

a) Mise en évidence expérimentale Sur une cuve à ondes, deux pointes verticales vibrent transversalement à une fréquence f. Les ondes progressives périodiques circulaires émises par chaque source se superposent et des zones d'amplitude minimale (zones sombres) ou maximale (zones claires) apparaissent : ces zones sont des franges d'interférences.

Cf. T.P. : Interférences

Physique Chapitre 3 : Comportement ondulatoire

OBSERVER Page 3 sur 7 Ondes et matière

b) Définition des interférences

2) Sources cohérentes

a) Déphasage

Cas général :

Il existe un déphasage entre deux fonctions sinusoïdales de même fréquence lorsqu'elles sont décalées dans le temps.

Deux cas particuliers :

Si le décalage est nul ou multiple de la période, les deux courbes sont superposables : elles sont en phase. Si le maximum de l'une coïncide avec le minimum de l'autre, les deux courbes sont en opposition de phase. b) Définition de sources cohérentes c) Comment obtenir expérimentalement des sources cohérentes Pour obtenir deux sources lumineuses cohérentes, il faut utiliser des sources secondaires créées à partir d'une source unique. principe.

3) Interférence constructives et destructives

Les deux ondes qui interfèrent sont émises simultanément par chacune des sources S1 et S2, mais doivent parcourir des distances S1M et S2M différentes pour parvenir à un endroit donné du milieu (cf. schéma ci-contre).

1 arrive en M avec un retard 1 et l2 arrive en M avec un retard 2.

T T

Sources

cohérentes Zones

Physique Chapitre 3 : Comportement ondulatoire

OBSERVER Page 4 sur 7 Ondes et matière

Une onde monochromatique peut-être modélisée par une succession de crête et de creux, c'est-à-dire une

fonction sinusoïdale prenant alternativement des valeurs positives et négatives.

Considérons deux ondes monochromatiques de même longueur d'onde se superposant, deux cas peuvent se

présenter :

9 si les creux et les crêtes coïncident, les ondes se renforcent : elles

sont en phase.

On parle alors d'interférences constructives

si : =k.avec k S e temporel : W = k × T avec k S

9 Si un creux d'une onde coïncide avec une crête de l'autre onde, les

ondes s'annulent : elles sont en oppositions de phase.

On parle alors d'interférences destructives

: =(k+ଵ e temporel : W =(k+ଵ

4) HQPHUIpUHQŃH G·RQGHV OXPLQHXVHV

a) " monochromatiques

Expérience

cohérentes.

Observation

Sur un écran, placé de

manière orthogonale par rapport à l'axe de symétrie du système, on observe une succession de franges équidistantes alternativement sombres et brillantes.

Interprétation

Ces franges sont visibles quelle que soit la distance qui sépare l'écran des sources et sont dues à la superposition des ondes provenant des deux sources. Au milieu d'une frange brillante, les interférences sont constructives. Au milieu d'une frange sombre au contraire, les interférences sont destructives. c) "polychromatique Reprenons le dispositif précédent et remplaçons le laser par une lumière blanche. La lumière blanche émise par une source incandescente est formée d'une infinité de radiations monochromatiques de couleurs différentes donc de longueur d'onde et de fréquences différentes. Chaque radiation forme une figure d'interférence, mais des radiations de fréquences différentes n'interfèrent pas entre elles. La figure d'interférences observées et donc la superposition des figures d'interférences de toutes les radiations. Les couleurs sont alors mélangées car les franges de différentes couleurs se brouillent. Ce sont les couleurs interférentielles.

Physique Chapitre 3 : Comportement ondulatoire

OBSERVER Page 5 sur 7 Ondes et matière

5) Interfranges

6) $XPUHV VLPXMPLRQV SO\VLTXHV SHUPHPPMQP G·RNVHUYHU GHV LQPHUIpUHQŃHV

a) FRXOHXUV G·XQH NXOOH GH VMYRQ une bulle, il subit de multiples réflexions sur les deux faces extérieure et intérieure de la bulle :

Seuls les deux premiers rayons réfléchis 1 et 2 ont une intensité lumineuse non négligeable et très voisine. Ces

deux rayons, issus de la même source peuvent interférer. colorée. b) CoulHXUV G·XQH PMŃOH GH ŃMUNXUMQP VXU XQ VRO PRXLOOp

Le principe est exactement le même que pour la bulle de savon : la couche fine de carburant remplace les

III EFFET DOPPLER

1) Observations

Le son émis par une voiture en mouvement est perçu, par un observateur fixe au bord de la route, plus aigu lorsque la voiture se rapproche et plus grave lorsqu'elle s'éloigne : Christian Doppler (1803 1853) était un mathématicien et physicien autrichien.

Physique Chapitre 3 : Comportement ondulatoire

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2) GpPRQVPUMPLRQ GH O·HIIHP GRSSOHU

a) O·pPHPPHXU HP OH UpŃHSPHXU VH UMSSURŃOHQP Soit une source qui se déplace à la vitesse v en direction d'un observateur fixe.

Elle émet des ondes périodiques, de période T, se propageant dans le milieu à la célérité c.

À la date t1 = 0s, la première période de l'onde est émise, lorsque la source est à la distance D de l'observateur.(fig.a) À la date t3 = T, la deuxième période de l'onde est émise : la source ayant parcouru la distance v.T, elle se trouve à D v.T de l'observateur. (fig.c) La durée de son trajet jusqu'à l'observateur est alors : ஽?quotesdbs_dbs6.pdfusesText_12

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