Physique-Chimie — Terminale

Ondes mécaniques et électromagnétiques — Terminale

Périodicité, longueur d'onde, célérité, effet Doppler et spectre électromagnétique.

Par ProfBot

Ondes mécaniques et électromagnétiques — Terminale

🎯 Objectif : Comprendre les ondes, leur propagation et l'effet Doppler.


1. Définitions

Onde : perturbation se propageant sans transport de matière, avec transport d'énergie.

Onde mécanique : nécessite un milieu (son, séisme). Onde électromagnétique : se propage dans le vide (lumière, radio, rayons X).


2. Caractéristiques


T = période (s)         f = fréquence (Hz) = 1/T
v = célérité (m/s)      λ = longueur d'onde (m)

Relations : v = λ × f    λ = v/f = v·T

3. Son

Célérité : ~340 m/s dans l'air (20°C) · ~1500 m/s dans l'eau.

Fréquences audibles : 20 Hz à 20 000 Hz.


Niveau sonore : L = 10·log(I/I₀)  [dB]
I₀ = 10⁻¹² W/m²

4. Spectre électromagnétique

TypeLongueur d'onde
Ondes radio> 1 mm
Infrarouge700 nm – 1 mm
Visible400 – 700 nm
UV10 – 400 nm
Rayons X0,01 – 10 nm

Célérité de la lumière : c = 3 × 10⁸ m/s


5. Effet Doppler

Source et observateur en mouvement relatif → fréquence perçue ≠ fréquence émise.


Source s'approche → f perçue > f émise (son plus aigu)
Source s'éloigne  → f perçue < f émise (son plus grave)

Applications : radar de vitesse, décalage vers le rouge des étoiles, échographie Doppler.


6. Diffraction et interférences

Diffraction : déviation d'une onde autour d'un obstacle (visible si λ ≈ taille obstacle).

Interférences constructives : différence de marche = nλ. Interférences destructives : différence de marche = (n+½)λ.


📝 Exercices

  1. La note La (440 Hz) dans l'air (v = 340 m/s). Calculer λ.
  2. I = 10⁻⁶ W/m². Calculer L en dB.
  3. Raie H émise à 656 nm, reçue à 660 nm. Vitesse de l'étoile ?

✅ À retenir


v = λf    c = 3×10⁸ m/s
Visible : 400–700 nm
Son dans l'air : 340 m/s
Doppler : rapprochement → f↑

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