Propriété des ondes

THEME1_CHAP1_PROPRIETES DES ONDES      

(AIDE P 384-413 : CHAPITRE 17)          

 Voir les vidéos ci-dessous comme complément de cours :

                      https://lc.cx/ppDo                                         https://lc.cx/ppDx                                 https://lc.cx/iEp9  

                    [pic 1]                               [pic 2]                                 [pic 3]

              VIDEO A  : diffraction                             VIDEO B  : interférences                              VIDEO C : effet doppler

I. La diffraction (voir p 396-B : chapitre 1)→ (vidéo A)                 Définition

[pic 4]

Lorsqu’une onde rencontre un ………………………...........…………….…. ou une …………………………………………….. de petite dimension, sa direction de propagation est ……………………………………..……………… : C’est le phénomène de diffraction.

Exemples : écrire dans l’encart sous la fig2 l’expression obtenue en TP de la largeur de tâche centrale (doc 5 p396)

[pic 5][pic 6][pic 7][pic 8][pic 9]

1. Conditions d’observations

L’importance du phénomène de diffraction est liée au rapport de la longueur d’onde  de l’onde périodique avec les dimensions de l’ouverture ou de l’obstacle : Plus l’obstacle ou l’ouverture est petite  plus le phénomène de diffraction est …………………………………………………………[pic 10]

Pour les ondes en général, la diffraction est nettement observée lorsque la dimension de l’ouverture ou de l’obstacle est du même ordre de grandeur ou ……………………………………………………………… à la longueur d’onde.[pic 11]

(Dans le cas des ondes lumineuses, le critère est moins restrictif : Le phénomène est encore bien apparent avec des ouvertures ou des obstacles de dimensions jusqu’à 100 fois plus grandes que la longueur d’onde ).[pic 12]

1. Ecart angulaire

L’importance du phénomène de diffraction  par une ouverture rectangulaire  de largeur a est mesurée par l’écart angulaire , angle entre la direction de propagation de l’onde en l’absence de diffraction et la direction définie par le milieu de la 1ère extinction.[pic 14][pic 13]

[pic 15]

                                                              avec  et  en mètre (m) et  en radian (rad).[pic 16][pic 17][pic 18]

Démonstration relation largeur de frange L (Aide : focus 1 p402) :

Exercice : Expérience avec une cuve à ondes

Un vibreur crée une onde plane à la surface d’une cuve à ondes. Ces ondes se propagent en direction d’une ouverture. Compléter les deux schémas ci-dessous en indiquant l’allure des ondes après leur passage par l’ouverture.

[pic 19][pic 20][pic 21][pic 22]

[pic 23]

[pic 24]

Remarque : L’onde diffractée a la ……………….. longueur d’onde  que l’onde qui arrive sur l’ouverture ou l’obstacle.[pic 25]

3.     Diffraction des ondes lumineuses

a) Cas d’une lumière monochromatique (Voir TP 1)

b) Cas de la lumière blanche

La lumière blanche est une lumière composée de toutes les lumières colorées visibles du rouge jusqu’au violet. L’écart angulaire  dépendant de la longueur d’onde  (), une lumière colorée produit une figure de diffraction au niveau de l’écran légèrement différente de celle d’une autre lumière colorée.[pic 26][pic 27][pic 28]

En lumière blanche, la superposition des figures de diffraction donne une tache centrale blanche et des …………………… colorées sur les cotés.[pic 29]

[pic 30]

II. Les interférences lumineuses (voir p 396-399_C → (vidéo B)

1. Définition (p 396)

Il y a interférence en tout point d’un milieu où 2 ondes COHERENTES (de même …………. et retard ………….. dans le temps) se superposent.  L’élongation résultante en un point est la ………………………    des élongations des deux ondes en ce point. [pic 31]

[pic 32]

2. Interférences constructives et destructives (p397)

• Les interférences sont constructives en tout point  où les ondes qui interfèrent sont  en …………………..[pic 33]

L’amplitude de la vibration résultante est alors maximale/ minimale

[pic 34]

• Les interférences sont ………………………………en tout point où les ondes qui interfèrent sont en opposition de phase.

L’amplitude de la vibration résultante est ……………………………  (parfois nulle).

Relations fondamentales des ondes en fonctionde l’indice d’un milieu (début p 397 §3)  prendre des notes :

[pic 35]

[pic 36]

3. Relation entre retard et période (p397 §2 et 3)

Compléter le schéma en rajoutant S1, S2, M et l’écran vertical.

• En  le milieu reproduit la perturbation de la source  avec un retard  lié à la distance = S1M[pic 37][pic 38][pic 39][pic 40]
• En  le milieu reproduit la perturbation de la source  [pic 41][pic 42]
• avec un retard  lié à la distance = ………….[pic 43][pic 44]

[pic 45]

Si  avec  entier, alors les 2 ondes arrivent en phase en  et les interférences sont constructives en .[pic 46][pic 47][pic 48][pic 49]

...