Optique et Accoustique - Plongée Aigle Nautique

Les sons se distinguent entre eux de trois
manières :
- Par la hauteur, qualité qui distingue un son grave
d'un son aigu.
La hauteur du son est liée à la fréquence des
vibrations de la source sonore ( La fréquence est le
nombre de vibrations sonores par unité de temps).
L'oreille humaine peut percevoir les fréquences
comprises entre 20 et 20000 vibrations par seconde
(hertz).
Plus la fréquence est élevée et plus le son est aigu,
plus la fréquence est basse , plus le son est grave.
- Par l'intensité, qualité qui nous fait distinguer
un son fort d'un son faible.
L'intensité est liée à l'amplitude des vibrations
sonores; elle augmente avec l'amplitude.
- Par le timbre, qualité qui nous permet de
distinguer deux sons émis par deux
instruments différents.
La vitesse de propagation du son dépend du
milieu.
Plus celui-ci est dense, plus le son va vite.
Dans le vide, il ne se propage pas.
Dans l'air, sa vitesse à 0°c est de 300 m/s. Pour
1°c d'élévation de température, sa vitesse
augmente de 0.6 m/s.
Dans l'eau , sa vitesse à 8°c est égale à 1435 m/s
soit 4.5 fois sa vitesse dans l'air.
Dans l'eau de mer, elle est voisine de 1500 +/50 m/s selon la salinité.
Dans l'acier, sa vitesse est de 5 km/s.
Nous recevons des sons par les deux oreilles.
Notre cerveau est capable d'intégrer la
différence de temps entre une oreille et l'autre,
et de transformer ce décalage en direction
d'origine du son.
Le décalage entre les oreilles est de 1/2000 de
seconde.
Comme dans l'eau, le son est 4.5 fois plus
rapide que dans l'air, le décalage est alors de
1/9000 de seconde environ, et le cerveau ne
peut plus faire la différence.
C'est pour cela que nous entendons les sons
venant de toutes les directions à la fois.
Possibilité pour les plongeurs en immersion de
communiquer entre eux
Possibilité de communication entre la surface et
les plongeurs
Possibilité pour les plongeurs de détecter et
d'interpréter des bruits : hélices, moteurs.
Impossibilité de déterminer la provenance du
son
Lorsqu'elle pénètre dans l'eau , la lumière est
soumise à plusieurs phénomènes :
La réfraction et
la réflexion
La diffusion et
l'absorption
On appelle réfraction, la déviation que subit
le rayon lumineux en passant d'un milieu à
un autre d'indices de réfraction différents.
Chaque rayon lumineux, quand il frappe la
surface de l'eau, subit deux phénomènes :
- une petite partie du rayon est réfléchie
- la plus grande partie du rayon est réfractée
Le rayon réfracté est dévié de la verticale à
son entrée dans l'eau. Le rayon arrive sur la
surface de l'eau suivant un angle i qui est
l'angle d'incidence; il se réfracte sous la
surface suivant
i = angle d'incidence
r = angle de réfraction
En sens inverse eau - air , le rayon lumineux
suit le même chemin. Une partie du rayon est
réfléchie sous la surface et l'autre est réfractée
Mais si l'angle d'incidence est supérieur à
48°35', il y a totale réflexion du rayon sous la
surface sans aucune réfraction.
Parce que la convergence de ce système
optique constitué par deux milieux
transparents, homogènes et d'indices de
réfraction différents et séparés par une
surface plane(dioptre courbe )que constitue
l'oeil humain est adaptée à ce milieu pour que
l'image reçue se projette bien sur la rétine.
La différence entre l'indice de réfraction de
l'air et de la cornée est de 0.377, la puissance
de l'oeil est de 60 dioptries.
La différence entre l'indice de réfraction de
l'eau et de la cornée est de 0.044, la
convergence de l'oeil n'est plus que de 18
dioptries, l'image se forme derrière la rétine :
elle est floue
réduction du champ de vision
déformation des images
On dit que P' est l'image de P à
travers le dioptre plan que
constitue la surface de
séparation air - eau. Ainsi, tout
objet vu à travers un dioptre
plan air - eau va donner une
image optique qui aura un
grandissement transversal = 1
et un grandissement
longitudinal = 3/4.
Ainsi, l'image est rapetissée
dans le plan longitudinal. Mais
elle semble agrandie parce
qu'elle est vue sous un angle
plus grand, il y a un
grossissement angulaire et ce
uniquement à cause du
rapprochement et du non
grandissement transversal
L'image parce qu'elle est
rapprochée, occupe un espace
plus grand dans le champ de
vision du plongeur.
Les particules en suspension dans l'eau
modifient la trajectoire du rayon lumineux
par réfraction ou bien le réfléchissent.
La diffusion participe à la diminution
progressive de la lumière.
Le rayon lumineux, une fois entré dans l'eau,
a une perte rapide et exponentielle de son
intensité lumineuse, son énergie se trouvant
transformée en chaleur.
En outre, la diffusion participe à l'extinction
de la lumière dont en mer, il ne subsiste que :
40% à -1m
14% à – 10m
7% à – 20m
1.5% à – 40m
le rouge disparaît à 5 m
l'orange entre 10 et 15 m
le jaune entre 15 et 25 m
le violet après 20 m
le vert après 60 m
au delà reste le bleu
extinction totale vers 400 m
LES CONSÉQUENCES EN PLONGÉE
Modification apparente des images :
- grossissement des objets de 1/3
- réduction du champ de 1/4
- raccourcissement de la distance de 1/4
- réduction de la profondeur de champ de 1/4
Disparition progressive des couleurs et de la
lumière