Chapitre : Ondes Mécaniques Progressives
si le sens d'ebron fement si lesens d'ebron lemen perpendiculaire au sens parallèle an sens de propagation de l'onde de propagation de exemple: Lacorde.
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est constante independante de. Po forme de Liebran Pement etme depend quie de la nature et de. P'etât du milieu propagateur. I./ Onde progressive le long d'une.
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1- Les ondes mécaniques progressives résumé
Compétences de PHYSIQUE exigibles au bac en TS OBLIGATOIRE. Source : www.labolycee.org. Partie A : Propagation d'une onde ; Ondes progressives.
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L'onde sphérique est alors assimilable à une onde plane progressive monochromatique. Page 20. Les ondes lumineuses transparents de cours
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Une onde progressive sinusoïdale c'est une onde crée par une source ayant un mouvement sinusoïdal. I. EQUATION HORAIRE D'UN POINT DU MILIEU : EQUATION DE LA.
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Des ondes à la surface de leau : une histoire qui fait des vagues
Hauteur d'eau au-dessus du triangle en plastique bleu constante ? les longueurs d'onde ?i et ?r restent inchangées au cours de l'expérience.
Chapitre 2 : Les ondes mécaniques progressives périodiques
(1) Reconnaître une onde progressive périodique et sa période (2) Définir pour une onde progressive sinusoïdale la période la fréquence la longueur d’onde (3) Connaître et utiliser la relation ? = v×T connaître la signification et l’unité de chaque terme
Caractéristiques des ondes ondes sonores
1 3 Ondes mécaniques et électromagnétiques Il faut distinguer deux atégories d’ondes progressives : les ondes méaniques et les ondes életromagnétiques Ondes mécaniques Une onde est mécanique si la perturbation met localement le milieu en mouvement Ce sont les mouvements du milieu
Deuxième Année du Baccalauréat LES ONDES - Moutamadrisma
1-L’onde mécanique progressive périodique 1-1 Définition Une onde progressive est dite périodique si l’évolution temporelle de chaque point du milieu de propagation est périodique Exemple: le son émis par l’instrument musique est une onde progressive périodique 1-2 La double périodicité temporelle et spatiale
Première générale - Les ondes mécaniques - Fiche de cours
Les ondes mécaniques – Fiche de cours 1 Onde mécanique progressive a Notion de perturbation Une perturbation est la modification temporaire et locale des conditions d’un milieu matériel b Définition Une onde mécanique est la propagation d‘une perturbation dans un milieu matériel sans transport de matière mais avec transfert d
Physique- chimie Les ondes Les ondes mécaniques progressives
Le son est une onde mécanique progressive longitudinale se propage dans les milieux matériels (solide et liquide et gaz) et ne se propage pas dans le vide et il se propage grâce à une compression et une dilatation du milieu de propagation II – Les propriétés générales d’une onde mécanique: 1– Direction de propagation de l’onde:
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Cour physique : Les ondes progressive 4éme M-S exp Définition On appelle onde mécanique progressive le phénomène de propagation d’une succession d’ébranlement dans un milieu matériel Une onde se propage à partir de la source dons toutes les directions
Quels sont les types d’ondes progressives?
1.1- Onde progressive transversale et longitudinale Les ondes progressives peuvent être de deux types : - Onde progressive transversale: la perturbation se fait perpendiculairement à la direction de propagation de l’onde.
Comment les ondes progressives périodiques se propagent-elles dans différents directions de l'espace ?
Les ondes progressives périodiques peuvent se propager dans différentes direction de l'espace : Les ondes transversales se "déplacent" perpendiculairement par rapport à la direction de propagation. Les ondes longitudinales se "déplacent" dans la même direction que celle de propagation.
Qu'est-ce que les ondes périodiques progressives sinusoïdales?
Les ondes mécaniques progressives sinusoïdales sont un cas particulier important d’ondes périodiques. * en un point fixé, c’est une fonction sinusoïdale du temps, de période * à une date fixée, sur un axe de propagation, c’est une fonction sinusoïdale de , de période .
Quelle est la différence entre une onde périodique et une onde progressive ?
Une onde progressive est dite périodique si la perturbation qui la caractérise se répète à intervalles de temps réguliers, appelés périodes et notés T. Une onde ne peut être périodique que si sa source est elle-même périodique. Comme tous les phénomènes périodiques, une telle onde est aussi caractérisée par sa...
Les ondes lumineuses
Les ondes lumineuses, transparents de cours, MP, Lycée Montesquieu (Le Mans), Olivier Granier 2Chapitre 1
Les ondes lumineuses
I) Préliminaires :
1 - Quelques notions qualitatives sur l"optique ondulatoire
* Rappels d"optique géométrique : * Traversée de rayons à travers une lentille CV ou une lentille DV * Exercices de révisions de sup : n° 7 et 12Quelques animations :
Figures animées (G.Tulloue)
Les ondes lumineuses, transparents de cours, MP, Lycée Montesquieu (Le Mans), Olivier Granier 3 * Sources de lumières usuelles : lampe spectrale, lampe à filament, laser * Etendue du spectre EM : Les ondes lumineuses, transparents de cours, MP, Lycée Montesquieu (Le Mans), Olivier Granier 4 Les ondes lumineuses, transparents de cours, MP, Lycée Montesquieu (Le Mans), Olivier Granier 5 * Exemples de récepteurs : l"oeil, les photodiodes, les capteurs CCD - L"oeil :Il est constitué de deux types de cellules sensibles à la lumière, les cônes et les bâtonnets. L"oeil
humain perçoit les longueurs d"onde entre 400 et 800 nm et n"est pas sensible à la lumière
polarisée. - Photodiode :La photodiode est une diode spéciale qui, lorsqu"elle est polarisée en inverse, contrairement à une
diode normale, est parcourue par un courant proportionnel à la puissance lumineuse reçue. Lamesure de l"intensité électrique donne donc accès (à une constante près) à la puissance lumineuse.
La photodiode détecte toute l"étendue du spectre visible mais est aussi sensible à l"infrarouge. Le
temps de réaction d"une photodiode est beaucoup plus bref que celui de l"oeil (10 - 5 s contre 0,1 s pour l"oeil). - Capteurs CCD : Le capteur CCD (coupled charge device) est composé d"une suite de petites photodiodes placées les unes contre les autres et se présente souvent sous la forme d"une barrette. Les ondes lumineuses, transparents de cours, MP, Lycée Montesquieu (Le Mans), Olivier Granier 6* Quelques expériences d"interférences et de diffraction vues dans le secondaire Interférences : Un exemple :
simulation de JJ.Rousseau Les ondes lumineuses, transparents de cours, MP, Lycée Montesquieu (Le Mans), Olivier Granier 7 De la lumière superposée à de la lumière peut donner de l"obscurité.L"expérience historique des fentes d"Young a mis en évidence la nature ondulatoire de la lumière.
On sait maintenant que la lumière possède un double aspect, ondulatoire et corpusculaire. Les ondes lumineuses, transparents de cours, MP, Lycée Montesquieu (Le Mans), Olivier Granier 8Diffraction : L"expérience suivante montre la diffraction d"un rayon laser par une fente de largeur variable a et
de " grande » hauteur.Sur un écran de projection située à quelques mètres, on constate que la tâche quasi-ponctuelle
formée par le faisceau, en l"absence d"obstacle, s"élargit perpendiculairement à la fente lorsque
celle-ci se rétrécit. De plus, l"éclairement de l"écran n"est pas uniforme : autour de la tâche centrale
existent des tâches secondaires, moins larges et moins lumineuses. Les ondes lumineuses, transparents de cours, MP, Lycée Montesquieu (Le Mans), Olivier Granier 9 Des mesures expérimentales relient d (distance entre la fente et l"écran), l (largeur de la tâche centrale), λ (longueur d"onde) et a (largeur de la fente) : adλ2≈ l Ce qui correspond à une tâche de demi largeur angulaire aλα≈Si les lois de propagation rectiligne étaient vérifiées, la tâche serait plus fine dans la direction
perpendiculaire à la fente : la tentative de limitation du faisceau a en fait abouti à un résultat
opposé. En revanche, dans la direction de la fente, on n"observe aucun élargissement. Les ondes lumineuses, transparents de cours, MP, Lycée Montesquieu (Le Mans), Olivier Granier 10 * Théorie scalaire de la lumière : Ce point sera détaillé dans le chapitre sur les interférences. Les ondes lumineuses, transparents de cours, MP, Lycée Montesquieu (Le Mans), Olivier Granier 112 - Les différents modèles de la lumière
Les ondes lumineuses, transparents de cours, MP, Lycée Montesquieu (Le Mans), Olivier Granier 123 - Phase d"une onde lumineuse
Les rayons lumineux de l"optique géométrique sont en tout point tangents à la direction de
propagation de l"onde lumineuse. Les rayons lumineux sont les lignes de champ du vecteur d"onde kr. Ce sont les trajectoires de l"énergie.Principe de retour inverse de la lumière :
" Les lois de la réflexion et de la réfraction sont indépendantes du sens de parcours de la
lumière. » Si on inverse le sens de propagation de la lumière, les rayons lumineux sont inchangés. Les ondes lumineuses, transparents de cours, MP, Lycée Montesquieu (Le Mans), Olivier Granier 13 Pour une lumière monochromatique : (dans le cadre de la théorie scalaire de la lumière) ).cos()(),(0?ω+-=rktMAtMsrr On définit la période T, la fréquence f, la pulsation ω, le nombre d"onde /1 et le vecteur d"onde dont le module est : /22 =kLa fréquence d"une onde EM visible détermine sa couleur, encore caractérisée par sa longueur
d"onde, à condition de préciser le milieu de propagation. Le lien entre les variations temporelles et spatiales est donné par la vitesse de propagation et dépend du milieu. Ainsi :Dans le vide :
fccT== 0λ et002λπ
==ck Les ondes lumineuses, transparents de cours, MP, Lycée Montesquieu (Le Mans), Olivier Granier 14Dans un milieu matériel, où l"onde se propage à la vitesse v = c / n : (n est l"indice du milieu,
supposé homogène) 00 ;nkvknfvvT=====Différence de phase entre deux points situés sur un même rayon lumineux : Dans un milieu homogène d"indice n, un rayon lumineux rectiligne est déterminé par un point O
quelconque et son vecteur unitaire ur.M étant un point quelconque de ce rayon,
OMur.r=
est la longueur parcourue par la lumière entre O et M, comptée positivement dans le sens de propagation.La phase de l"onde en M peut s"écrire :
0 000002..),(
r Les ondes lumineuses, transparents de cours, MP, Lycée Montesquieu (Le Mans), Olivier Granier 15Ainsi, la différence de phase entre les points O et M est (en fait, la phase relative de l"onde en M
par rapport à celle en O) : rnOMktOtM OM 0/2.),(),(λπ
r avec unkr r02λπ=
On voit ici apparaître l"intérêt de la notion de chemin optique, nr=δ et :00/22-=-=Φrn
OM4 - Notion de chemin optique
Les ondes lumineuses, transparents de cours, MP, Lycée Montesquieu (Le Mans), Olivier Granier 16Le chemin optique est égal à c fois le temps mis par la lumière pour aller de A à B dans le milieu
d"indice n. Il est donc une " image » du temps mis par la lumière pour aller d"une point à un autre.
La variation de la phase d"une onde EM, à cause de sa propagation entre deux points O et M, se met donc sous la forme :OMOMOM
OM00/2)(2-=-=-=Φ
Les ondes lumineuses, transparents de cours, MP, Lycée Montesquieu (Le Mans), Olivier Granier 17 Exercice d"application : couleurs d"une lame savonneuseUne bulle d"eau savonneuse d"épaisseur e et d"indice n = 1,3 est éclairée sous incidence normale.
Le coefficient de réflexion est faible et les ondes issues de deux réflexions ou plus ont une intensité négligeable. a) Quel déphasage présente entre elles les deux ondes réfléchies ? b) A quelle condition une lumière de longueur d"onde dans le vide λ0 est-elle réfléchie avec une
intensité maximale ?c) Pourquoi la bulle, éclairée en lumière blanche, prend-elle des reflets colorés lorsqu"elle devient
très mince ? Donner un ordre de grandeur de l"épaisseur d"une bulle colorée. Les ondes lumineuses, transparents de cours, MP, Lycée Montesquieu (Le Mans), Olivier Granier 185 - Surface d"ondes et stigmatisme
C"est une surface équiphase (
cste SM= En d"autres termes, vu la signification du chemin optique, une surface d"onde est un ensemble de points atteints en même temps par la lumière issue de S.Pour une onde monochromatique plane :
]rktissrr.(exp 0 (avec : 0 0 ?i mess= Les surfaces équiphases sont des plans normaux à la direction de propagation dont le vecteur unitaire ur est uniforme et constant. Les ondes lumineuses, transparents de cours, MP, Lycée Montesquieu (Le Mans), Olivier Granier 19Onde émise par une source ponctuelle :
Elle peut s"exprimer sous la forme d"une onde sphérique (les surfaces équiphases sont des
sphères) dont l"amplitude complexe est : rnrti arrti as? 0002exp2expλπωλπω
La dépendance en 1 / r se justifie en invoquant la conservation de l"énergie.A grande distance de la source (
>>r ), les variations de la phase sont prépondérantes par rapport aux variations de 1 / r : a0 / r est pratiquement constant et on écrira :
((-=rtissλπω2exp
0 L"onde sphérique est alors assimilable à une onde plane progressive monochromatique. Les ondes lumineuses, transparents de cours, MP, Lycée Montesquieu (Le Mans), Olivier Granier 206 - Théorème de Malus
Enoncé :
" Les surfaces d"ondes relatives au point source (S) sont orthogonales aux rayons lumineux issus de (S) ». Ce théorème sera admis et justifié par quelques exemples. Les ondes lumineuses, transparents de cours, MP, Lycée Montesquieu (Le Mans), Olivier Granier 21Les ondes lumineuses, transparents de cours, MP, Lycée Montesquieu (Le Mans), Olivier Granier 22
Remarque : on peut évoquer les temps de propagation pour expliquer que le chemin optique est le même entre SM
1 et SM
2.Stigmatisme :
Les ondes lumineuses, transparents de cours, MP, Lycée Montesquieu (Le Mans), Olivier Granier 23Soit un point objet A et son image B par un système optique constitué de miroirs et de lentilles.
On considère deux rayons lumineux quelconques reliant A à B et leur intersection P et Q avec une surface d"onde Σ".Système
optique A B P Q Après calculs, (AP) + (PB) = (AQ) + (QB) = (AB) : le chemin optique entre deux points conjugués par un système optique stigmatique est indépendant du rayon qui les relie. On peut également indiquer que le temps de propagation des rayons émis en même temps par le point A pour aller en B ne dépend du rayon, puisqu"il y a stigmatisme. Par conséquent, les chemins optiques (APB) et (AQB) sont égaux. Les ondes lumineuses, transparents de cours, MP, Lycée Montesquieu (Le Mans), Olivier Granier 24Exercice d"application : (déphasage entre deux ondes cohérentes) Une onde plane, supposée monochromatique, est interceptée par une lentille mince convergente
de rayon R et de distance focale image f". Un écran est placé à une distance 3f" de la lentille.
Déterminer le domaine de l"écran éclairé par les deux ondes et calculer leur déphasage en un
point de ce domaine. La lentille est taillée dans un verre d"indice n et son épaisseur au niveau de
l"axe optique est e. Les ondes lumineuses, transparents de cours, MP, Lycée Montesquieu (Le Mans), Olivier Granier 257) Trains d"ondes :
Une onde plane progressive monochromatique, de direction (Oz), est de la forme : yymxxmucztEucztEErr? coscosPour t compris entre
et et quel que soit z. Un atome individuel émet pendant un temps très bref, de l"ordre de s 11 0 10 (appelé temps de cohérence). En un point donné, la durée de réception du train d"onde est0τ.
A un instant déterminé, la longueur du train d"onde est00τc=
l (appelée longueur de cohérence temporelle, de l"ordre de quelques mm).Remarque : c est la vitesse de la lumière dans le vide. Dans le cas d"un milieu matériel où la vitesse
est v, il faudra écrire00τv=
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