Fiches de révision de Physique.

Chapitre 1 : Ondes et particules

La nature des rayonnements est une onde électromagnétique. 

Onde => Phénomène de propagation d’une perturbation au sein d’un milieu matériel ou non, sans trasfport de matière mais avec déplacement d’énergie.

Onde électromagnétique => perturbation électromagnétique du milieu, se propage dans tous les milieux transparents, à la célérité de la lumière (c = 3.00108  ms −1) et est caractérisée par sa longueur d'onde  (ms −1) et sa fréquence f  (Hz), liées par la relation :[pic 6][pic 1][pic 2][pic 3][pic 4][pic 5]

Du plus, au moins énergétique :

• les rayons gamma 
• les rayons X 
• les ultraviolets (UV)
• la lumière visible
• les infrarouges (IR)
• les micro-ondes
• les ondes radio 

Il existe 2 types de spectres : émission et absorption

Domaine du visible : 400 à 800 nm. Le spectre électromagnétique se compose essentiellement des UV<400nm (ex : étoile chaude) et des IR>800nm (ex : étoile froide)

 Les principales sources de rayonnement sont les étoiles. Tous les objets de l’univers émettent des rayonnements sur la totalité du spectre.

Les rayonnements sont fortement stoppés par l’atmosphère terrestre.

Contrairement aux ondes électromagnétiques, les ondes mécaniques ne peuvent se propager que dans un support matériel (ex : son, houle, ondes sismiques).

Lors d'un séisme, les vibrations engendrent des ondes sismiques qui se propagent dans toutes les directions. On distingue deux types d'ondes : les ondes de volume, qui traversent la Terre, et les ondes de surface, qui se propagent à sa surface. Les ondes de volume se propagent à l'intérieur du globe :

[pic 7]

Les ondes longitudinales: la direction de perturbation est parallèle à la direction de propagation de l'onde sismique. Ces ondes se propagent dans tous les milieux (y compris l'air) ; elles sont responsables du grondement sourd que l'on entend lors d'un séisme (ondes P : ondes de compressions et dilatations)

Les ondes transversales: déplacements de matière perpendiculaires à la direction de propagation de l'onde sismique. Comme les ondes S qui sont des ondes de cisaillement (les ondes S ne se propagent pas dans les fluides, elles sont en particulier arrêtées par le noyau externe de la Terre).

Surface de discontinuité : frontière entre deux milieux dans lesquels la vitesse de propagation des ondes est différente. On peut mettre en évidence la discontinuité grâce aux lois de Descartes :

• Loi de réflexion : i1 = i2
• Loi de réfraction : n1sin(i1) = n2sin(i2)

Pour détecter des ondes sismiques on utilise un capteur, le sismomètre, qui analyse la perturbation électrique.

Pour détecter des particules, on utilise des instruments de détection (ex : chambre à brouillard).

Chapitre 2 : Caractéristiques d’une onde

1) Onde progressive

Onde progressive => propagation d'une perturbation dans toutes les directions qui lui sont offertes, sans transport de matière, mais avec transport d’énergie. 

Onde unidirectionnelle ; onde à une dimension se propage dans une seule direction (corde)

Onde bidirectionnelle ; onde se propage dans un plan à deux dimensions (ondes sismiques, la houle)

Onde tridirectionnelle ; onde se propageant dans les 3 dimensions de l’espace (ondes sonores, lumière)

Le passage de l'onde entraîne une modification temporaire des propriétés du milieu : le point du milieu se déplace selon la déformation.

On parle d’élongation (notée u) entre la position du point au repos et la position du point au passage de l’onde.

Lorsque 2 ondes se croisent, elles ne se perturbent pas mais l’amplitude de l’onde au croisement est la somme des 2 amplitudes. L'amplitude d'une onde correspond à son élongation maximale u max.

La célérité d’une onde mécanique progressive : v = d/t (en m.s-1)

(d : distance parcourue par la propagation, en m, et t : temps pour parcourir la distance d, en s)

V solide > V liquide > V gaz

Remarque : la célérité est parfois exprimée en kilomètre par heure (km[pic 8]h −1). Pour convertir un résultat en kmh −1 en ms −1, il faut diviser par 3,6 ; pour convertir un résultat en m[pic 11]s −1 en km[pic 12]h −1, il faut multiplier par 3,6.
[pic 9][pic 10]

Le retard d’une onde entre des points A et B est noté : T = AB / v (AB en m, v en m.s-1 et T en s)

Lorsque la perturbation atteint un point M1 à l'intant t 1, puis un point M2 à l'instant t 2, le mouvement de M2 reproduit celui de M1 avec un retard .[pic 13]

[pic 14]

Une onde est périodique lorsque la perturbation se reproduit à l’identique à intervalle de temps.

La fréquence f : nb de fois que le phénomène se produit en 1 seconde (en Hz ou s-1)

 La période T : tps que met la perturbation pour redevenir identique à elle-même (en s)

F = 1/T

2) Onde progressive sinusoïdale

Onde progressive sinusoïdale => l’élongation d’un point du milieu est une fonction sinusoïdale du temps.

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