Propriétés des ondes [cours TS]

Propriétés des ondes

Suis-je une onde ?

Interférences, diffraction et Effet Doppler sont trois phénomènes qui sont caractéristiques des ondes.

On peut par exemple dire que la lumière présente les propriétés d'une onde , bien qu'elle ait également un caractère corpusculaire (photon^[1])

Remarque : Croisement d'ondes

Deux ondes peuvent se croiser sans se perturber !

Les ondes à la surface de l'eau

La diffraction

La diffraction ,exemple de la cuve à onde.

Description

Diffraction cuve à ondes

La diffraction a lieu quand l'ouverture ou l'obstacle est de l'ordre de grandeur de la longueur d'onde de la source.

L'ouverture se comporte alors comme une source ponctuelle ayant la même fréquence que la source de l'onde d'origine.

Angle de diffraction : $θ = \frac{λ}{a}$ où a est la largeur de l'ouverture en m. L'angle s'exprime en radians.

Interférence

Le cas de la cuve à onde

Il faut que les eux sources soient cohérentes, en gros la même source divisée en deux sources .

Chose que l'on peut obtenir en proposant deux ouvertures (diffraction) sur une onde initiale.

Les deux nouvelles sources vont alors générer des ondes qui vont interférer si elles se trouvent dans la même zone .

Description

exemple d'interférences

L'Effet Doppler

Une source mobile par rapport à un observateur

Quand la source est immobile la fréquence perçue est égale à la fréquence de la source

Quand la source est en mouvement, on observe avant et après la sources des fréquences différentes f1 et f2.

On peut les déterminer en mesurant les longueurs d'ondes et en connaissant la vitesse de propagation de l'onde c.

On utilise alors la formule $V_{s} = c \times \frac{(f_{1} - f_{2})}{(f_{1} + f_{2})}$

Le cas des ondes lumineuses

Diffraction

le montage

Voila e montage caractéristique , la seule formule à connaître est $θ = \frac{λ}{a}$ .

Pour la partie pratique, la mesure à réaliser est la largeur de la tache centrale (en partant du milieu des deux zones d'extinction).

La figure de diffraction est dans ce cas perpendiculaire à la fente.

Il est important d'obtenir une figure de diffraction la plus grande possible pour améliorer la précision de la mesure .

Expérimentalement, on détermine l'angle θ à l'aide d'une approximation sur les petits angles .

$θ = \tan (θ) = \sin \frac{(θ)}{\cos} (θ) = \frac{\frac{L}{2}}{D} = \frac{L}{2 D}$

Interférences

le montage classique .

Pas de formule de cours, en fonction des données utilisées pour le montage, on obtient une formule du type $i = \frac{λ \cdot d}{a}$

Effet Doppler

Utilisé en astrophysique

Le cas classique est l'étude de l'exoplanète : si une planète tourne autour d'une étoile, l'observateur verra l'étoile s'approcher ou s'éloigner en fonction de la position de la planète.

Quand l'étoile se rapproche, la période diminue, donc la longueur d'onde également ( $λ = c \cdot T$ )

Les raies sont décalées vers le bleu.

exoplanete.odg^[2]