Physique terminale S
9 nov. 2018 Table des matières. 1 La diffraction des ondes. 2. 2 Les interférences. 3. 3 Effet Doppler. 4. PAUL MILAN. 1. PHYSIQUE-CHIMIE. TERMINALE S ...
Chapitre 18 Diffraction des ondes et interférences
Sirius Physique-Chimie
Physique Chapitre 3 Terminale S
Terminale S. COMPORTEMENTS ONDULATOIRES 2) Quand faut-il prendre en compte la diffraction ? ... 3)Un exemple : diffraction des ondes lumineuses…
Propriétés des ondes : diffraction interférences et effet Doppler 1
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Terminale S – Partie a : Observer : Ondes et matière. EXERCICE I
Sur le trajet du faisceau laser on intercale des fils de différents diamètres. Sur un écran placé à une distance D
Classe concernée : Terminale S DEMARCHE DINVESTIGATION
Classe concernée : Terminale S. DEMARCHE D'INVESTIGATION : La diffraction bateau a quand même subi des dommages et s'est retrouvé sur le sable.
13ème chapitre :
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Exercices de partie G Diffraction des ondes lumineuses
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Propriétés des ondes : La Diffraction et les Interférences
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Chapitre 17. Phénomènes ondulatoires
17.2.2 Écart angulaire de diffraction . 17.2.3 Diffraction par une fente rectangulaire . ... Poisson Florian. Spécialité Physique-Chimie Terminale ...
Cours 5 Diffraction - Université Paris-Saclay
champ S e(Mt) A) Lorsque l’écran est « plein » le champ de l’autre côté de l’écran est tel que: S(Mt) = S e(Mt)+S i(Mt) = 0 L’écran est opaque B) Lorsqu’on fait un trou dans l’écran on retire des « sources » qui généraient avant un champ S t(Mt) (petite contribution au champ S e(Mt)) Après l’écran on a donc:
Chapitre 18 Diffraction des ondes et interférences - Nathan
figure de diffraction obtenue présente une irisation des fanges (tahes) de pat et d’aute de la fange centrale qui elle est blanche : les radiations de longueu d’onde difféente sont diffractées différemment et les figures de diffraction pour chaque couleur se superposent Figure de diffraction et intensité lumineuse 2
Exercices : DIFFRACTION ET INTERFERENCES
2 8On donne c= 300 10 m s-1 Calculer la fréquence de cette radiation 3 Tracer le schéma donnant l’aspect de la figure de diffraction 4 Avec une règle et sur la figure de diffraction on mesure la distance séparant le milieu de la frange centrale et de la première extinction On trouve d 1 = 44 mm Calculer la largeur a 1 de la
Qu'est-ce que la figure de diffraction ?
La figure de diffraction est liée à la taille et à la forme de l’objet diffractant. L’étude de de contrôler la taille de particules de toner de l’ordre de 10 micromètres). instruments d’observation diffracte la lumière. Paragraphe 2.1. - Présentation du phénomène des deux perturbations.
Qu'est-ce que la tache centrale de diffraction ?
La figure obtenue : série de petits traits de longueur identique, à l’exception de celui du centre, appelé tache centrale de diffraction, de longueur double. La figure est perpendiculaire à l’obstacle : la figure est horizontale si l’obstacle est vertical. L’intensité lumineuse diminue au fur et à mesure que l’on s’éloigne de la tache centrale.
Quelle est l’importance du phénomène de diffraction ?
L’importance du phénomène de diffraction est liée au rapport de la longueur d’onde ?d’une onde progressive sinusoïdale à la taille de l’ouverture. inférieure à la longueur d’onde. 100 fois plus grandes que la longueur d’onde en ordre de grandeur. Paragraphe 1.3. – Angle caractéristique de diffraction par le milieu de la première « extinction ».
Qu'est-ce que l'angle caractéristique de diffraction?
Angle caractéristique de diffraction L'angle caractéristique de diffraction (ou écart angulaire), noté généralement theta ?, représente l'angle entre le centre de la tache centrale et le centre de l'extinction qui la sépare des premières taches latérales.
DERNIÈRE IMPRESSION LE9 novembre 2018 à 18:22 Chapitre 3
Les propriétés des ondes
Table des matières
1 La diffraction des ondes2
2 Les interférences3
3 Effet Doppler4
PAUL MILAN1 PHYSIQUE-CHIMIE. TERMINALES
TABLE DES MATIÈRES
1 La diffraction des ondes
Définition 1 :On appelle diffraction, le phénomène au cours duquel une onde qui traverse une petite ouverture ou rencontre un petit objet change de direction sans modification de fréquence ou de longueur d"onde. Le phénomène est d"autant plus important que la taile de l"obstacle ou de l"ou- verture est faible. Remarque :Pourquelephénomènedediffractionapparraisse,ilfautquelataille de l"obstacle ou de l"ouverture soit dumême ordre de grandeur que la longueur d"ondede l"onde. Exemple :Pour une conversation, l"ordre de grandeur de la fréquence est de l"ordre de 300 Hz. Sachant que la vitesse du son est de l"ordre de300 m.s-1la longueur d"onde est de l"ordre du mètre. C"est pour cela que deux personnes peuvent tenir une consersation de chaque côté d"un arbre dans une forêt sans forcer la voix. Petite ouverture = diffractionGrande ouverture = pas de diffractionExemple :Diffraction d"une onde lumineuse
Soit une diffraction causée par un faisceau laser étroit dans une fente verticale de dimension du même ordre de grandeur que sa longueur d"onde. Le faisceau se diffracte en formant des tâches lumineuse séparées par des régions sombres qu"on appelle extinctions. La tâche centrale possède une taille plusgrande et une intensité plus importante que les autres, dont la taille et l"intensité diminue en partant du centre vers la périphérie d: largeur de la tache centraleD: distance entre l"écran et la fente
θ: angle de la diffraction
a: largeur de la fenteλ: longueur d"onde
θA fente verticale D d O BPAUL MILAN2 PHYSIQUE-CHIMIE. TERMINALES
2. LES INTERFÉRENCES
Propriété de l"angle de diffraction d"une onde lumineuse. L"angleθde diffraction d"une onde lumineuse est proportionnelle à sa longueur d"ondeλet inversement proportionnelle à la largeur de la fentea. a Lorsque l"angleθest petit, en appelantDla distance entre la fente et la cible etd la largeur de la tache centrale, on a :θ=d
2D Démonstration :Dans le triangle AOB rectangle en O, on a : tanθ=d/2D=d2Dθpetit donc : tanθ?θdoncθ=d2D
Remarque :Ce dispositif permet de mesurer la tailleade très petit objet. L"objet joue le rôle de la fente. Comme l"on connaîtλet l"on peut mesurerθ,detD, on en déduit alorsa.2 Les interférences
On a vu au chapitre précédent que la lumière monochromatique, émise par un laser, est une onde périodique sinusoïdale. On a vu également queles ondes pro- gressives obéissent au principe de superposition. Soit un rayon laser monochromatique passant par une petite fente. Après cette première diffraction, on obtientdeux sources de lumière monochromatiqueS1 etS2. Ces rayons passent par deux autres petites fentes. On obtient une deuxième diffraction dont les rayons arrivent sur un écran. On observe alors unesuccession de franges brillantes et de franges sombres: c"est le phénomène d"interférence. Ce phénomène est dû à la différence de distancesS2M etS1M appeléedifférence de marche. S1 S 2? Mécran2e
diffraction1 re diffractionLaserPAUL MILAN3 PHYSIQUE-CHIMIE. TERMINALES
TABLE DES MATIÈRES
On pose :δ=S2M-S1Mdifférence de marche
Siδ=kλon a une interférence constructive : " lumière + lumière = lu- mière». Il y a superposition. S1 S2 S1+S2 Les ondes arrivant en phase au point M ajoutent leurs effets; la frange est une frange brillante.Siδ=?
k+12? λon a une interférence destructive : " lumière + lumière = obscurité». Il y a annulation S1S2 S1+S2 Les ondes arrivant en opposition de phase au point M annulent leurs ef- fets; la frange est une frange sombre.3 Effet Doppler
Tout le monde à fait l"expérience qui consiste à entendre une voitures"appro- cher puis s"éloigner d"un auditeur au bord d"une route. Le son devientplus aigu lorsque la voiture s"approche puis plus grave au fur et à mesure qu"elle s"éloigne.Il s"agit de l"effet Doppler.
Expérience 1
Une source sonore s"approche d"un auditeur fixe à la vitessevS. Le milieu de propagation, ici l"air est supposé immobile et la vitesse de propagation estc. La source envoie des bips avec une périodeTS. Àt=0, la source envoie un premier bip et àt=TS, la source envoie un second bip. On peut résumer cette expérienceà l"aide du schéma suivant :
?Récepteur?Source ?Source ?Récepteurt=0 t=TSD v STSPAUL MILAN4 PHYSIQUE-CHIMIE. TERMINALES
3. EFFET DOPPLER
Par rapport au récepteur, fixe par rapport au milieu de propagation, la distance d1entre deux bips est donc :d1=cTS-vSTS
Or la distance entre deux bips donne la quantitécTR, en appelantTRla période entendue par le récepteur. On a donc : cTR=cTS-vSTS?TR=TS-vS
cTS=TS?1-vSc?
En passant aux fréquences source et récepteur,fSetfR, on a : 1 fR=1fS?1-vSc?
?fR=11-vSc×fS Remarque :On constate que si la source s"approche du récepteur,vS>0, la quantité 1-vS c<1, doncfR>fS, l"auditeur entend bien un son plus aigu. Par contre si la source s"éloigne du récepteur,vS<0, la quantité 1-vS c>1, donc fR Expérience 2
Un auditeur s"éloigne d"une source fixe à la vitessevR. Le milieu de propagation, ici l"air est supposé immobile et la vitesse de propagation estc. La source envoie des bips avec une périodeTS. Àt=0, le récepteur reçoit un premier bip et à t=TR, le récepteur reçoit un second bip. On peut résumer cette expérienceà l"aide du schéma suivant : ?Récepteur?Source ?Source ?Récepteurt=0 t=TRD v RTR vR Par rapport au récepteur, la source s"éloigne à la vitessevR, la distanced1entre la réception de deux bips est donc :d1=cTS+vRTR. Or la distance entre la réception de deux bips donne la quantitécTR, on a donc : cT S+vRTR=cTR?cTS=cTR-vRTR?TS=TR-vR
cTR=TR? 1-vRc?
En passant aux fréquences source et récepteur,fSetfR, on a : 1 fS=1fR? 1-vRc?
?fR=? 1-vRc?
×fS
Remarque :Les deux situations ne sont pas symétriques. En effet si le récepteur fuit la source tel quevR>c, le recepteur ne recevra jamais le son de la source tandis que si la source fuit le récepteur,vS<0, le récepteur recevra toujours le son de la source. PAUL MILAN5 PHYSIQUE-CHIMIE. TERMINALES
TABLE DES MATIÈRES
Expérience 3
La source et le récepteur sont mobile, par rapport au milieu de propagation, avec les vitesses respectivesvSetvR. La relation entre la fréquence émisefSet la fré- quence reçuefRest telle que : f R=1-vR
c 1-vSc×fS=c-vR
c-vS×fS Remarque :Les vitessesvSetvRsont comptées positivement dans le sens de la propagation. PAUL MILAN6 PHYSIQUE-CHIMIE. TERMINALES
quotesdbs_dbs32.pdfusesText_38
Expérience 2
Un auditeur s"éloigne d"une source fixe à la vitessevR. Le milieu de propagation, ici l"air est supposé immobile et la vitesse de propagation estc. La source envoie des bips avec une périodeTS. Àt=0, le récepteur reçoit un premier bip et à t=TR, le récepteur reçoit un second bip. On peut résumer cette expérienceà l"aide du schéma suivant : ?Récepteur?Source ?Source ?Récepteurt=0 t=TRD v RTR vR Par rapport au récepteur, la source s"éloigne à la vitessevR, la distanced1entre la réception de deux bips est donc :d1=cTS+vRTR. Or la distance entre la réception de deux bips donne la quantitécTR, on a donc : cTS+vRTR=cTR?cTS=cTR-vRTR?TS=TR-vR
cTR=TR?1-vRc?
En passant aux fréquences source et récepteur,fSetfR, on a : 1 fS=1fR?1-vRc?
?fR=?1-vRc?
×fS
Remarque :Les deux situations ne sont pas symétriques. En effet si le récepteur fuit la source tel quevR>c, le recepteur ne recevra jamais le son de la source tandis que si la source fuit le récepteur,vS<0, le récepteur recevra toujours le son de la source.PAUL MILAN5 PHYSIQUE-CHIMIE. TERMINALES
TABLE DES MATIÈRES
Expérience 3
La source et le récepteur sont mobile, par rapport au milieu de propagation, avec les vitesses respectivesvSetvR. La relation entre la fréquence émisefSet la fré- quence reçuefRest telle que : fR=1-vR
c1-vSc×fS=c-vR
c-vS×fS Remarque :Les vitessesvSetvRsont comptées positivement dans le sens de la propagation.PAUL MILAN6 PHYSIQUE-CHIMIE. TERMINALES
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