2. Vitesse de propagation d`une onde.

Chapitre N°8 : Les ondes au service du diagnostic médical.
1. Ondes mécaniques et électromagnétiques.
 Définition générale.
On appelle onde le phénomène de propagation d’une
perturbation dans un milieu matériel sans transport de
matière.
Il existe deux sortes d’ondes :
* les ondes mécaniques (le son, les vagues sur l’eau,
les ondes sismiques, etc.)
* les ondes électromagnétiques (la lumière, les
rayons X, etc.).
 Les ondes sonores.
Une onde sonore est un phénomène périodique qui se propage par une suite de compressions
et de dilatations du milieu de propagation.
Une onde sonore nécessite un milieu matériel pour se propager: l’air, un métal, l’eau ….
Elle ne se propage pas dans le vide.
A chaque onde sonore correspond une fréquence f et une période de vibration T du milieu
matériel.
fréquence en Hertz
Les infrasons sont inaudibles pour l’oreille humaine.
Les sons ayant pour une fréquence comprise entre 20 Hz et 2,0.104 Hz sont audibles par
l’homme.
Les ultrasons sont inaudibles pour l’oreille humaine.
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 Les ondes électromagnétiques.
Une onde électromagnétique correspond à la propagation simultanée d’un champ électrique et
magnétique. Une onde électromagnétique peut se propager dans le vide ou à travers la
matière.
On distingue plusieurs types d’ondes électromagnétiques en fonction de leur domaine de
fréquence:
L’œil humain peut percevoir uniquement les ondes électromagnétiques, comprises entre
3,75.1014 Hz et 7,5.1014 Hz. Elles constituent la lumière visible.
2. Vitesse de propagation d’une onde.
On appelle vitesse moyenne d’un objet, le quotient de la distance d parcourue (par cet
objet) par la durée Δt du parcours.
Vitesse de la lumière: Dans le vide ou dans l’air, la vitesse de propagation de la lumière (aussi
appelée célérité de la lumière) vaut : c = 3,00.108 m.s–1.
Vitesse du son : Une valeur approchée de la vitesse de propagation du son dans l’air à la
température de 25°C et à la pression de 1 bar est: vson = 340 m.s-1. Dans le vide vson = 0
3. Réfraction et réflexion des ondes lumineuses.
 Réfraction et réflexion
Lorsqu’une onde lumineuse atteint la surface séparant deux milieux,
une partie de l’onde est renvoyée vers le milieu d’origine : c’est la
réflexion.
Une autre partie peut traverser la surface de séparation et subir un
phénomène de réfraction.
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 Lois de la réfraction.
Au passage de la surface de séparation entre deux milieux transparents, le faisceau de lumière
change en général, de direction. On dit qu'il est réfracté.
Première loi de Descartes : Le rayon incident et le rayon réfracté sont situés dans un plan
perpendiculaire à la surface de séparation.
Ce plan est appelé, plan d'incidence.
Deuxième loi de Descartes : L'angle d'incidence et l'angle de réfraction sont reliés par la
relation :
n1 sin i1 = n2 sin i2
où n1 et n2, appelés indices de réfraction, caractérisent les milieux transparents 1 et 2.
 Réflexion totale.
Quand l’indice du milieu de réfraction est inférieur à celui du
milieu d’incidence, il existe un angle au-delà duquel la
lumière est totalement réfléchie. Il y a réflexion totale de la
lumière. Ce phénomène est utilisé dans le fonctionnement des
fibres optiques.
4. Ondes et imagerie médicale.
 L’échographie :
L’échographie est une technique d’imagerie médicale qui
utilise les phénomènes de réflexion et de réfraction
d’ultrasons.
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 La fibroscopie :
La fibroscopie et l’endoscopie sont des techniques
d’exploration médicale utilisant des fibres optiques. Le
fonctionnement des fibres optiques est basé sur la réflexion
totale.
 Radiographie
Au cours de la propagation, les ondes sont atténuées à cause de l’interaction
entre l’onde et le milieu de propagation.
Ce phénomène, appelé absorption, permet d’explorer la matière comme le
corps humain à l’aide de rayons X.
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