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.