ondes

Terminale S Thème Ondes et signaux Chap.17 Programme 2020
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Chapitre 17 : Propriétés des ondes
1) Propagation d’un son et sensation auditive
1.1. Rappels :
Une onde progressive présente une double périodicité :
• Périodicité TEMPORELLE :
Observons la manière dont vibre le point M au cours du temps
Le point M vibre à la même fréquence que le vibreur 2 maximums de l’onde sont
séparés par une période
La période TEMPORELLE de l’onde se note T ( en secondes) : il s’agit du temps au bout duquel ,l’onde se retrouve
dans le même état vibratoire. On définit la fréquence : f=
 f en Hertz ( Hz)
• Périodicité SPATIALE :
Une onde progressive est PERIODIQUE ,lorsqu’elle
se reproduit identiquement à elle-même , a
intervalles de temps égaux appelés PERIODE et
notés T.
La fréquence f correspond aux nombres de
périodes par seconde.
Une onde progressive est SINUSOÏDALE lorsque
l’élongation de tout point du milieu de
propagation est une fonction sinusoïdale du
temps :
x(t) = .cos ( 
 : élongation maximale en m
T : période en s
Ф : phase à l’origine déterminée par les
conditions initiales.

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Observons l’état vibratoire de TOUS les points à un instant donné :
Tous les points séparés par une même distance vibrent Lorsque l’on déplace le récepteur d’une distance
de la même manière : ils sont en PHASE donnée, les 2 courbes se superposent à nouveau
La période SPATIALE de l’onde se note λ :c’est la plus petite distance qui sépare 2 points du milieu qui
subissent la même perturbation. Elle se mesure en mètres.
1.2. Niveau d’intensité sonore :
→ Le son est une onde mécanique LONGITUDINALE qui transporte de l’énergie mais pas de matière ( Ce n’est
pas un courant d’air ! )
→ Définitions :
• La PUISSANCE SONORE se note P et s’exprime en Watt (W)
• L’INTENSITE SONORE se note I et correspond à une puissance sonre par unité de surface :
I = 
 P en W , S en m² et I en W/m²
• Le NIVEAU SONORE L s’exprime en décibel ( dB ): il dépend de l’intensité sonore par la relation :

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Exercice : Calculer l’augmentation du niveau sonore lorsque l’intensité de la source sonore DOUBLE
1.3. Atténuation :
Il existe 2 types d’atténuation :
• L’atténuation GEOMETRIQUE : A mesure que le son se propage, la puissance de la source P se répartit
sur une surface de la sphère S de plus en plus grande :
Si on considère une sphère de rayon DOUBLE, la surface est 4 fois plus grande et l’intensité 4 fois plus PETITE !

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• L’atténuation par ABSORPTION : L’intensité sonore diminue lorsque le son traverse un milieu matériel
dans lequel une partie de la puissance sonore est absorbée :
Exemple : Bouchons d’oreilles
2) La Diffraction
2.1. Définition :
a
Figures de diffraction sur une cuve à onde
a
obstacle
surface de l’eau

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• On remarque que pour une ouverture a petite, l’onde rectiligne
incidente génère une onde circulaire. L’onde diffractée ne se propage
plus uniquement dans la direction initiale. C’est le phénomène de
diffraction
La diffraction est nettement observée si la taille de l’ouverture est
de l’ordre de grandeur de la longueur d’onde, ou inférieure.
• Toute onde, électromagnétique ou mécanique, subit le phénomène
de diffraction. La diffraction est une signature de la nature
ondulatoire d’un phénomène.
2.2. Diffraction d’une lumière monochromatique
• Une lumière est dite monochromatique si elle est
constituée de rayons de même longueur d’onde.
Ex : Laser
La figure de diffraction dépend de l’obstacle :
• Pour un trou circulaire, on observe une tache circulaire avec des anneaux concentriques (image 1)
• Pour une fente verticale, on observe un étalement horizontal de taches (image 2)
• Pour une fente horizontale, on observe un étalement vertical de taches (image 3)
• La figure de diffraction est toujours située à 90 ° de l’objet diffractant.
Dans le cas de la diffraction d’un laser de longueur d’onde
par une fente de largeur a ou par un fil de diamètre a, l’écart
angulaire de diffraction a pour expression :
a
=
 Figure 2 : Cuve à onde
Figures de diffraction d’un laser
laser
écran
obstacle
laser
écran
obstacle
laser
écran
obstacle
Image 1 Image 2 Image 3
en radian (rad)
en m
a en m
Ecran
Faisceau
laser
incident
Fente de
largeur
a
D
R
L’écart angulaire
Spectre d’un laser