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Chap 1 : ONDES ET PARTICULES

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OBSERVER : Ondes et matières
Chapitre 3 : Propriétés des ondes
Toutes les ondes, mécaniques ou électromagnétiques
peuvent être diffractées.
Mise en évidence :
Expérience du laser : voir TP
Explication : l’éparpillement de la lumière qui se produit est
la manifestation d’un phénomène qui caractérise les ondes: la
diffraction.
Observation de la cuve à onde :
Si l’on réduit la largeur du
passage des ondes à la surface
de l’eau, celles-ci se diffractent
en produisant des rides
circulaires au-delà de l’étroit
passage.
Définition et observation :
L’alternance de zones lumineuses et sombres est appelée
« figure de diffraction ».
Définition et observation :
L’alternance de zones lumineuses et sombres est appelée
« figure de diffraction ».
L’importance du phénomène
de diffraction est mesurée
par l’écart angulaire de
diffraction, angle entre la
direction de propagation de
l’onde et la direction définie
par le milieu de la première
extinction. On le note θ,
exprimé en radian (rad)
Remarque:
Les angles s’expriment en radian : 
 = °
L’expérience montre que plus la largeur a de l’ouverture ou
de l’obstacle diminue et plus le phénomène s’accentue.
Pour une même ouverture, la diffraction sera d’autant plus
importante que la longueur d’onde λ est grande.
On en déduit la valeur de l’écart angulaire (ou demi-angle de
diffraction) :

≈

λ en mètre (m)
a en mètre (m)
θ en radian (rad)
Deux ondes de même fréquence qui se superposent
peuvent interférer.
Mise en évidence :
Expérience du laser : TP seconde partie, Fente d’Young
On observe des franges
d’interférences.
Remarque: unes figure stable s’obtient avec des ondes de même
fréquence et de déphasage constant. Ce sont des ondes
cohérentes, émises par des sources cohérentes.
Observation de la cuve à onde :
Interférences constructives : ondes arrivant en
phase, les élongations s’ajoutent.
Interférences destructives : ondes arrivant en
opposition de phase, les élongations s’annulent et
la résultante sera nulle.
Deux ondes de même fréquence qui se superposent
peuvent interférer.
Mise en évidence :
Expérience du laser : TP seconde partie, Fente d’Young
On observe des franges
d’interférences.
Remarque: unes figure stable s’obtient avec des ondes de même
fréquence et de déphasage constant. Ce sont des ondes
cohérentes, émises par des sources cohérentes.
Observation de la cuve à onde :
Interférences constructives : ondes arrivant en
phase, les élongations s’ajoutent.
Interférences destructives : ondes arrivant en
opposition de phase, les élongations s’annulent et
la résultante sera nulle.
Définition : Différence de marche δ
Soient deux sources cohérentes S1 et S2, vibrant en phase. En
un point P, on appelle la différence de marche la différence
entre les deux distances d1 et d2, distances entre chaque
sources et le point P, tel que : δ
= d2 – d1
On observera des :
 Interférences constructives quand δ
 Interférences destructives quand δ
=kxλ
= +
1
2
xλ
k est un nombre entier positif ou négatif appelé ordre
d’interférences.
Définition : Interfrange, i
Pour une source lumineuse monochromatique :
On appelle interfrange, la distance séparant deux franges
brillantes ou deux franges sombres consécutives.
L’interfrange se calcule à partir de :
. 
=

Succession de franges
équidistantes alternativement
sombres ou lumineuses
i en mètre (m)
λ en mètre (m)
D, distance fente-écran en mètre (m)
b, distance entre fentes en mètre (m)
Remarque : Interférences en lumière blanche
Avec une lumière polychromatique, chaque radiation de
longueur d’onde λ donne sa propre figure d’interférences.
La superposition de ces figures conduit à l’observation de
zones colorées, les couleurs interférentielles.
III- L’effet Doppler
Observation : A l‘approche du
véhicule, le son est plus aigu
(fréquence plus élevée) que lorsqu’il
s’éloigne.
Explication : simulation
Définition : L’effet Doppler correspond à un décalage
∆ =  − 
non nul, entre la fréquence fR du signal reçu par un récepteur
R, et la fréquence fS du signal émis par la source S, lorsque S
et R sont en mouvement par rapport à l’autre.
Si R et S se rapprochent,  >  , et ∆ > 0
Si R et S s’éloignent,
 >  , et ∆ < 0
Si R et S sont immobiles,  =  , et ∆= 0
Utilisation :
Mesure de vitesses:
La comparaison entre la fréquence de l’onde perçue et
celle de l’onde émise permet de déterminer la vitesse de
l’émetteur par rapport au récepteur par exemple.
Astronomie : effet Doppler-Fizeau
Le décalage Δf se traduit par un déplacement des raies
d’absorption dans le spectre de la lumière par rapport au
spectre de référence de la même source.
Remarque : Lorsqu’une étoile s’éloigne, son spectre se décale vers le rouge
alors que si elle se rapproche, on observe un décalage vers les petites
longueurs d’ondes (violet).
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