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
| Type | Longueur d'onde |
|---|---|
| Ondes radio | > 1 mm |
| Infrarouge | 700 nm – 1 mm |
| Visible | 400 – 700 nm |
| UV | 10 – 400 nm |
| Rayons X | 0,01 – 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
- La note La (440 Hz) dans l'air (v = 340 m/s). Calculer λ.
- I = 10⁻⁶ W/m². Calculer L en dB.
- 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↑