Les ondes mécaniques et les ondes lumineuses en terminale S

Résumé du document

Cours de Physique (Terminale S) consacré aux ondes. Explication de ce phénomène physique et synthèse des principales notions exigibles au baccalauréat scientifique.

Extraits

[...] Les points M1, M2 et M3 sont dans cette situation. Définition : on appelle longueur d'onde λ, la distance séparant deux points consécutifs du milieu de propagation qui vibrent en phase. Unité : le mètre Remarque : une expérience similaire menée sur la cuve à ondes Permet de transposer les résultats observés sur la corde aux Ondes à la surface de l'eau. II) La relation entre la périodicité temporelle et la périodicité Spatiale : Des expériences de mesure de longueur d'onde et de période T menées sur la cuve à ondes ou sur les ondes ultrasonores permettent de mettre en évidence la relation suivante : λ=C.T La longueur d'onde est λ en mètres C est la célérité de l'onde mécanique en mètres par seconde T est la période de l'onde en secondes Remarque : à partir de cette formule, on s'aperçoit que la longueur d'onde est la distance parcourue par l'onde pendant une période T ; ceci est une propriété de l'onde progressive sinusoïdale et non la définition de la longueur d'onde λ ! [...]

[...] Cas : l'ouverture est large et les ondes sont diaphragmées Cas : l'ouverture est petite et les ondes sont diffractées On observe des ondes circulaires après l'obstacle Conclusion :le phénomène de diffraction est caractéristique des ondes progressives sinusoïdales ; il est d'autant plus marqué que les dimensions d'une ouverture ou d'un obstacle sont du même ordre de grandeur que la longueur d'onde ou plus petites que celle-ci). Propriété : l'onde incidente et l'onde diffractée ont la même fréquence, la même longueur d'onde et donc la même célérité. IV) La dispersion des ondes : L'expérience menée est la suivante : sur la cuve à ondes, on mesure la célérité de l'onde sinusoïdale pour chaque fréquence imposée par la source à la surface de l'eau. On constate que la célérité dépend de la fréquence. Ce phénomène est appelé phénomène de dispersion. [...]

[...] Les ondes mécaniques se diffractent, la lumière subit également ce phénomène dans certaines conditions. LA LUMIERE EST DONC UNE ONDE QUI SE PROPAGE II) La propagation de la lumière dans le vide : Quelques idées fortes sont à retenir : Dans le vide (et pratiquement dans l'air), toutes les Ondes lumineuses se propagent avec une célérité constante 3.108 m.s-1 Une lumière monochromatique est constituée d'une seule Couleur Ainsi, son spectre ne comporte qu'une seule raie. Exemple : la lumière émise par un laser Hélium-Néon. [...]

[...] Une onde lumineuse est caractérisée par sa fréquence ν ou par sa période T. On a : λ=c.T avec : λ en mètres C en mètres par seconde T en secondes Une propriété importante : la fréquence ν dune onde Monochromatique ne change pas lorsqu'elle passe d'un Milieu transparent à un autre. Le spectre de la lumière visible va de λ=400 nanomètres qui correspond au violet jusqu'à λ=800 nanomètres qui correspond au rouge. III) La propagation de la lumière dans les milieux transparents : Indice de réfraction n d'un milieu : On a la formule suivante : n=C/V Avec les notations : n est l'indice du milieu considéré C est la célérité de la lumière dans le vide V est la célérité de la lumière dans le milieu transparent considéré. [...]

[...] Ainsi, d'après la définition de l'indice d'un milieu, on peut Dire que la célérité des ondes lumineuses dans un milieu Transparent autre que l'air dépend de leur fréquence. Ce phénomène est appelé dispersion de la lumière IV) Etude expérimentale de la diffraction de la lumière par une fente : On reprend le montage du début de ce chapitre, on fixe la distance D. On fait varier la largeur a du fil et on relève la largeur l de la figure de diffraction. [...]