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7/25/2019 O3-proprietes-ondes-site.pdf

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O3 : proprits des ondes

A - La diffraction des ondes

I Le phnomne de diffraction

Activit 1

II cart angulaire (d'aprs Tp)B- interfrences (d'aprs TP

I cas des ondes monochromati!"es#$ Principe

activit %

II Ondes po&chromati!"es -co"&e"rs interfrentie&&es cas de &a &"mire )&ancheActivit 3

Activit *

+- ,ffet opp&er ( voir fiche TPA - La diffraction des ondes

I Le phnomne de diffraction

Activit 1Exprience 1 ( animation : cuve ondes)

On place sur la surface d'une cuve onde une obstacle muni d'une ouverture L et on envoie une onde

progressive de longueur d'onde

+as n.1: L

+as n.%:L >

!ocument 1 : La "oule avant et apr#s son passage dans un obstacle

Exp2 ( animation : diffraction trou) : On dirige un faisceau laser sur une ouverture circulaire dont

le diamtre est de l'ordre du dixime de millimtre.

Exp 3 ( animation : diffraction fente) : On dirige un faisceau laser sur une fente ou un fil

$uestions

1) %oter vos observations pour les diffrentes situations ( faire des sc"mas&)

) $u'estce ue la diffraction *
http://scphysiques.free.fr/TS/physiqueTS/diffraction_onde_eau.swfhttp://scphysiques.free.fr/TS/physiqueTS/diffraction_onde_eau.swfhttp://scphysiques.free.fr/TS/physiqueTS/diffractiontrou.swfhttp://scphysiques.free.fr/TS/physiqueTS/diffractionfente.swfhttp://scphysiques.free.fr/TS/physiqueTS/diffractiontrou.swfhttp://scphysiques.free.fr/TS/physiqueTS/diffractionfente.swfhttp://scphysiques.free.fr/TS/physiqueTS/diffraction_onde_eau.swf


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+) $uelle sont les conditions pour obtenir ce p"nom#ne *

A retenir

Lors!u'une onde" de longueur d'onde , rencontre un o#stacle comportant une ouverture de

largeur L" elle est :

soit diap$ragm%e si L >

&oit diffract%e si L ou L

ans le cas de la diffraction" la direction de l'onde est modifi%e mais cela ne c$ange pas safr%!uence.

our une longueur d'onde donn%e " le p$%nomne de diffraction est d'autant plus mar!u% !ue la

dimension d'une ouverture ou d'un o#stacle est plus petite.

.

II cart angulaire (d'aprs Tp)

A retenirLa diffraction d'une onde est caract%ris%e par le demi angle d%limitant les premiers minima

d'amplitude. On le nomme cart angulaire. ( s'exprime en radian)

en rad " en m " a en m

a) ,as des ondes sur l'eau

b) ,as des ondes lectromagntiues

La largeur de la tac$e centrale d%pend :

de la longueur d'onde de la lumire incidente de la largeur a de la fente

de la distance de la fente * l'%cran

a -. Le p"nom#ne de

diffraction occupe tout l'espacea // . Le p"nom#ne de

diffraction a uasiment disparu

=

a


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+ : milieu de la fente O: milieu de la tac$e centrale

, : milieu de la premire extinction " est trs grand devant O, - d

etrouver la relation entre d" " et a

en rad " en m " a en m =a

ans le cas ou >> d " tan - d

(

doncd

(

a d(

a

+aire gaffe * la fa/on dont est not%e d ou . 0ela peut c$anger selon le sc$%ma

1 p 4 15 p 5

B- interfrences (d'aprs TP

I cas des ondes monochromati!"es#$ Principe

activit %

!ocument 1 : le port de 0an 0bastian (pas basue espagnol)2 p"otograp"i mare basse :

!ocument : obtention d'interfrences

Les p"nom#nes d3interfrences rsultent de la superposition de ondes lumineuses 4ls ne peuvent se produireue lorsue les conditions suivantes sont ralises :

5 les ondes sont co"rentes2

5 elles ont m6me fruence2 et donc m6me longueur d3onde2

5 elles sont parall#les2


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5 elles ont m6me amplitude2 ou presue

!ocument + : diffrence de marc"e

0oit 0 une source ponctuelle monoc"romatiue clairant fentes 01 et 0 proc"es l3une de l3autre2 mais asse7

loignes de 0 01 et 0 8ouent le r9le de sources co"rentes 2 c3est dire u3elles sont dans le m6me tat

vibratoire 01 et 0 diffractent la lumi#re !ans la rgion de l3espace o les faisceaux se superposent2 on peut

observer des franges d3interfrences non localises

0oit : /; d < d12 &a diffrence de marcheentre les raons0oit a la distance sparant 01 et 02 et ! la distance sparant le plan 010 du plan P (cran) sur leuel on

observe les franges

!ans le triangle 010= : sin > ; 0=?010; @?b

!ans le triangle AOP : tan > ; OP?OA ; ?!

L3angle > est tr#s faible car ! // b !ans ce cas2 sin > B tan > C on en dduit : @ ; b?!

!ocument D

Ondes en p"ases : les amplitudes des ondes

s'additionnent pour une amplitude maximale

Ondes en opposition de p"ase : les amplitudes des

deux ondes s'annulent

$uestions :


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1) partir des documents2 indiuer ce u'est le p"nom#ne d'interfrences

) $ue voiton sur un cran ou l'on observe des interfrences *

+) Expliuer la figure obtenue

D) uelle condition observeton une frange claire sur l'cran * Fne frange sombre *

G) $uelle distance i 2 appele interfrange2 spare deux franges claires ou franges sombres *

retenir (animations : trou d'oungCdiffrence de marc"e2addition d'ondes)

lorsue deux ondes monoc"romatiues de m6me natures (co"rentes : m6me longueur d'onde2 amplitudesimilaire) se superposent2 l'amplitude de l'onde rsultante varie dans l'espace : c'est le p"nom#ne

d'interfrences

,ela s'expliue en un point donn de l'espace2 par la diffrence de marc"e @ ( diffrence de distances

parcourues) entre les deux ondes

0i : @ ; H . 2 il a interfrences constructives et on observe des franges brillantes

0i : @ ; (H I 1) . ?2 il a interfrences destructives et on observe des franges sombres

La distance entre deux franges claires ou deux

franges sombres s'appelle l'interfrange

0emar!"e : dans le cas du document 2 i=b

!

Pour une des interfrences constructives on a =

b1

!=

H

pour la suivante '=

b '

! =(H+1)

=H !

b '=

(H+1) !b

1 '1=i= !

b

14 p 16 p 5

II Ondes po&chromati!"es -co"&e"rs interfrentie&&es cas de &a &"mire )&anche

Activit 3

On claire une bifente de Joung avec de la lumi#re blanc"e En s'aidant des

conclusions du 42 expliuer la figure d'interfrences

Activit *

Franges d'interfrences donnes

par une bi-fente d'Young claire

en lumire blanche
http://scphysiques.free.fr/TS/physiqueTS/young.swfhttp://scphysiques.free.fr/TS/physiqueTS/young.swfhttp://scphysiques.free.fr/TS/physiqueTS/interferences.swfhttp://scphysiques.free.fr/TS/physiqueTS/interferences.swfhttp://scphysiques.free.fr/TS/physiqueTS/addition.swfhttp://scphysiques.free.fr/TS/physiqueTS/addition.swfhttp://scphysiques.free.fr/TS/physiqueTS/young.swfhttp://scphysiques.free.fr/TS/physiqueTS/interferences.swfhttp://scphysiques.free.fr/TS/physiqueTS/addition.swf


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Expliuer l'aide des documents et de vos observations2 sans faire de calculs2 pouruoi on observe des franges

de diffrentes couleurs avec une bulle ou une lame de savon

A retenir

La figure d'interfrences dpend de la longueur d'onde de la lumi#re incidente 0i la source de lumi#re estpolc"romatiue2 il a superposition des franges correspondant aux diffrentes radiations On observe alors

l'apparition de couleurs interfrentielles

37 p 52

En lumi#re rouge monoc"romatiue En lumi#re blanc"e

!ispositif exprimental : (exprience au bureau)

ecette pour raliser une lame fine2 de dure de vie

asse7 longue (elle peut tenir 1 " en l'absence de courants

d'air) :1 volume de liuide vaisselle I 1 volume de

glcrol I M volumes d'eau

0upport : cadre rectangulaire en plastiue fin fix surune tige2 monte sur un pied d3optiue


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+- ,ffet opp&er ( voir fiche TP

(Animations : pino"in2 dtai&&e

ne onde mcani!"e o" &ectromanti!"e de

fr!"ence a" repos f,est per4"e avec :

- "ne fr!"ence f(approche p&"s &eve &ors!"'e&&e

s'approche d" &ie" de rception : f(approche 5 f,(la longueur d'onde diminue)

- "ne fr!"ence f(&oine p&"s fai)&e &ors!"'e&&e

s'&oine d" &ie" de rception : f(&oine 6 f,(la longueur d'onde augmente)

,et effet est appel l'effet !oppler

La valeur de la diffrence entre les fruences fou fNet la fruence de l'metteur au repos fE2 permet de

calculer la vitesse v de dplacement de l'ob8et:

En cas d'approc"e En cas d'loignement

v (ms1) : vitesse de dplacement de l'ob8et

f(=7) : fruence de l'onde peru au point (l'ob8et s'en approc"e)

fN(=7) : fruence de l'onde peru au point N (l'ob8et s'en loigne)

fE: fruence de l'onde mise par la source

c (ms1) : clrit de l'onde dans le milieu de propagation

L'effet opp&er 7i8ea" en astronomie

partir des travaux de , !oppler A i7eau postule en 1MDM ue si une toile ou une galaxie s'loigne ou

s'approc"e de la Qerre on doit observer un dcalage de ses raies d'absorption La mesure de ce dcalage

permettrait de calculer la vitesse radiale de l'toile (vitesse lauelle l'astre s'approc"e ou s'loigne de la Qerre)

Les calculateurs rcents ont permis de vrifier son "pot"#se

Lors!"e &'toi&e s'approche de &a Terre &es &on"e"rs d'onde correspondant a"9 raies noires d" spectred'a)sorption des &ments prsents dans &'atmosphre de &'toi&e:

- dimin"ent si &'toi&e se rapproche

- a"mente si e&&e s'&oine#

,9emp&e:Roici le spectre d'absorption de

l'"drog#ne si la source est fixe par rapport au

rcepteur2 puis si la source est en mouvement La

source s'loigne ou se rapproc"e de l'ob8et*

24"26 et 32p 51852853

).(9

E9

f

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= ).(:

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0ource en

mouvement
http://scphysiques.free.fr/TS/physiqueTS/Doppler.swfhttp://scphysiques.free.fr/TS/physiqueTS/doppleronera.swfhttp://scphysiques.free.fr/TS/physiqueTS/Doppler.swfhttp://scphysiques.free.fr/TS/physiqueTS/doppleronera.swf

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