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2 - Ondes et Rayonnements

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Physique 2
Un détecteur de particules étudie les effets des particules sur le détecteur.
Ondes et Rayonnements
I.
Les rayonnements
Définition : Un rayonnement est une transmission d’énergie émise par une
source.
Un rayonnement électromagnétique est un rayonnement de photons. Selon
l’énergie transportée, il existe sept catégories de rayonnement
électromagnétiques qui définissent le spectre électromagnétique.
II.
Les ondes mécaniques
Les détecteurs de rayonnement électromagnétique exploitent les effets
physico-chimiques de ces rayonnements sur le détecteur.
Chaque type de détecteur a une sensibilité spectrale donnée pour un domaine
du spectre électromagnétique donné.
B.
Les détecteurs d’ondes mécaniques utilisent un capteur qui transforme une
grandeur physique du milieu en grandeur physique exploitable.
L’intensité sonore I est l’énergie transportée par une onde sonore par unité de
temps et de surface (en 𝑊. 𝑚−2).
Définition : Une onde mécanique est définie par un transport d’énergie sans
déplacement de matière. Elle modifie localement et temporairement (d’où le
terme de perturbation) les propriétés mécaniques (comme la pression par
exemple) d’un milieu matériel.
On distingue quatre catégories :


Les ondes périodiques
Les ondes non-périodiques
Qu’elles soient périodiques ou non, on définit ces ondes en fonction de la
direction de perturbation :


Les ondes transversales : la direction de perturbation est
perpendiculaire à l’axe de propagation.
Les ondes longitudinales : la direction de perturbation est parallèle à
celle de propagation.
III.
Détection des ondes
A.
Détecteurs de rayonnements
Un détecteur comporte une surface réceptrice qui intercepte et concentre les
rayonnements pour les diriger vers le détecteur qui va transformer les
rayonnements reçus en une grandeur physique mesurable.
Détecteurs d’ondes mécaniques
𝐼=
𝑃
𝑃
=
𝑆 4𝜋𝑟²
𝑃 : Puissance (𝑊)
𝑆 : Surface (𝑚²)
I : Intensité (𝑊. 𝑚²)
Le niveau d’intensité sonore a été créé pour comparer l’intensité d’un son par
rapport à une intensité de référence 𝐼0 qui est par convention le seuil
d’audibilité moyenne de l’oreille humaine à 1 𝐾ℎ𝑧 ∶ 𝐼0 = 1. 10−12 𝑊. 𝑚².
Le niveau d’intensité sonore 𝐿 d’un son d’intensité 𝐼 est donné par la relation
𝐼
𝐿 = 10 ∙ log (en 𝑑𝐵 décibel).
𝐼0
C.
Rappels


log(𝑎 ∙ 𝑏) = log 𝑎 + log 𝑏
𝑎
log = log 𝑎 − log 𝑏




log 𝑥 𝑛 = 𝑛 ∙ log 𝑥
log 1 = 0
log 10 = 1
10𝑥 et log 𝑥 sont deux fonctions réciproques
𝑏
IV.

L’acoustique
Un son pur est sinusoïdal et périodique


Un son complexe est périodique et quelconque
Plus un son est aigu, plus sa fréquence 𝑓 est élevée
Hauteur → fréquence 𝑓
Timbre → les harmoniques → impression auditive perçue par l’oreille
A.
Les harmoniques
On peut obtenir les
harmoniques d’un son grâce
aux séries de Fourier (ou
analyse fréquentielle, ou ECE).
La fréquence fondamentale 𝑓1
est la hauteur de la note, la
fréquence 𝑓 de la note.
La nème harmonique de 𝑓1 est
𝑛 × 𝑓1 .
2 × 𝑓1 correspond à la 2ème harmonique mais à la 1ère octave.
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