I/Diffraction des ondes - Webnode

OBSERVER: Ondes et matière4Propriétés des ondesI/Diffraction des ondes

Lorsqu’une onde rencontre un obstacle de petitedimension, sa direction de propagation estmodifiée: c’est le phénomène de diffraction.Expériences

La diffraction étant caractéristique des ondes, cesexpériences montrent le caractère ondulatoirede la lumière.Le phénomène de diffraction dépend de lalongueur d’onde λ de l’onde incidente et de ladimension « a » de l’obstacle. Il est d’autant plusmarqué que « a » est voisin ou inférieur à λ

Ecart angulaireƟOnde mécaniqueOnde lumineuseL’écart angulaire de diffraction noté Ɵ est l’angleentre la direction de propagation de l’ondenon diffractée et la direction définie par lapremière extinction.

aƟ: écart angulaire en radian radλ : longueur d’onde en mètre ma: dimension de l’obstacle mRemarque dans le cas des ondes lumineuses, onpeut aussi écrire ( valable pour des petitsangles) ad2D

II/ Interférences de deux ondesSuperposition de deux ondesIl y a interférence en tout point d’un milieu oùdeux ondes de même fréquence ( synchrones)se superposent. L’élongation résultante en unpoint est la somme des élongations des deuxondes en ce point.

Interférence constructives et destructives

Le décalage entre les ondes est aussi appelé ladifférence de marche notée δ (delta)C’est la différence entre les deux distancesd 2 = S 2 M et d 1 = S 1 M : δ = d 2 – d 1δ peut prendre des valeurs positives ou négativesδ = k.λ ( Interférences constructives) k entierδ = (k+ ).λ ( Interférences destructives)12

Cas de la lumièreExpériencei: interfrange (m)λ: longueur d’onde (m)D: distance entre fenteset écran (m)a 1-2 : distance entre lesdeux fentes (m)

III/ Effet DopplerExpérience cuve à ondeComment varie la longueurd’onde lorsque la source avance?

Lorsque la source se déplace, la longueur d’ondevarie, sa fréquence aussi.L’effet Doppler est la variation de fréquence d’uneonde mesurée entre l’émission et la réception∆f = f R -f E , lorsque la distance entre l’émetteur etle récepteur varie au cours du temps.

E et R s’éloignent:∆f = f R -f E < 0E et R se rapprochent:∆f = f R -f E > 0

Relation entre fréquence et vitesseEmetteur se rapprochant du récepteur:Emetteur s’éloignant du récepteur:f R : fréquence de l’onde reçue (Hz)f E : fréquence de l’onde émise (Hz)V: célérité de l’onde (m.s -1 )U: vitesse de l’émetteur (m.s -1 )

Applications :➡ Mesure de la vitesse d'un véhicule,➡ Mesure de la vitesse du sang (échographie-Doppler),➡ Mesure de la vitesse des étoiles en astronomie par la mesure dudécalage de longueur d'onde des raies du spectre de l'étoile.