Cours - Fabrice CAPBERT

Chapitre I: Ondes et particules, des supports d'information
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Introduction :
L'espace est baigné dans un océan de particules et d'ondes électromagnétiques balayant une large plage de
fréquence. Quelles sources produisent ces rayonnements et comment les détecte-t-on ? Quel autre type
d'ondes rencontre-t-on dans l'Univers ?
I les rayonnements dans l’univers :
1- Définition d'un rayonnement
Le soleil est la principale source de rayonnement du système solaire. Qu'est-ce qu'un rayonnement? Quelles en
sont les différentes sources? Comment les détecter?
Un rayonnement est un transfert d'énergie qui peut s'effectuer sous 2 formes:
- les ……………………………………………………………………. (combinaison d'un champ électrique et magnétique qui se propage)
- les ……………………………… (neutrons, protons, noyaux d'hélium ...)
Remarque: un photon est à la fois une …………………………………………………………… . Cependant il n'a pas de …………………..,
il transporte uniquement de l'………………………….
Rappel: une onde électromagnétique est caractérisée par:
- sa longueur d'onde ……………………………dans le vide dont l'unité est le mètre (……………)
- sa fréquence notée ……………………, qui ne dépend pas du milieu de propagation, dont l'unité est l'Hertz (………).
La période de vibration T (…………………) du rayonnement est égale à l'…………………… de sa fréquence :
.
.
Dans le vide, une onde électromagnétique (OEM) se déplace avec une célérité c = 3,00x108 m.s-1.
La relation entre la longueur d'onde dans le vide, la célérité de la lumière dans le vide, la fréquence
rayonnement et sa période de vibration de l'OEM est:
2- les différents types de rayonnement
a- Rayonnements électromagnétiques : On distingue plusieurs types d'OEM en fonction de leur fréquence ou
longueur d'onde dans le vide.
Par classement croissant de fréquence et donc d'énergie on a :
- les ondes radio - les micro-ondes - …………………………………… - …………………………………………………………
- les ………………………………… - les …………………………… - les rayons gamma ( ………)
Lycée Joliot Curie à 7
PHYSIQUE - Chapitre I
Classe de Ter S
Thème : Observer
Cours n°1 « Ondes et particules, des supports d'information »

Chapitre I: Ondes et particules, des supports d'information
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D'ou proviennent les rayonnements et comment les détecter?
Tableau donnant le type et la source de rayonnement reçu sur Terre
types de rayonnement
sources de rayonnement
détecteurs
rayon gamma
pulsars (étoile en fin de vie)
réactions nucléaires au sein des
étoiles
compteur Geiger, plaque photographique
rayons X
étoiles à neutrons, naines blanches
plaque photographique
ultra-violet, visibles,
infrarouges
étoiles chaudes
ultra-violet: le télescope (EIT de SoHO par
exemple)
visibles: œil, capteur CCD dans les appareils
photos
infrarouges: pyromètre, bolomètre
micro-ondes
gaz froids, nuages de poussières du
milieu interstellaire
radar, antenne de télévision
ondes radio
nuages de gaz froids, supernovae,
galaxies, big bang
antenne radio
particules chargées
comme les muons
désintégration de particules (les
pions) dans la haute atmosphère
terrestre
chambre à brouillard
particules alpha béta
désintégration de noyaux
radioactifs
compteur Geiger, (animation sur le
compteur Geiger)
b- Rayonnements de particules : De nombreuses particules (noyaux d'hélium, protons, neutrons) se déplacent
dans le vide interstellaire. On les appelle les …………………………………………. Elles constituent ce qu'on appelle le
rayonnement ……………………………….
De nombreuses particules (protons, électrons, neutrons, noyau d'hélium...) circulent dans le vide interstellaire
: elles constituent ………………………………………………………………………………….
Leur origine est encore mal connue. Les physiciens pensent que ces rayonnements proviennent de l'explosion
d'étoiles très massives en fin de vie (…………………………………).
Le Soleil émet lui-même des particules : en effet, les collisions qui ont lieu dans son atmosphère, à très haute
température, sont si violentes qu'elles provoquent la dislocation des atomes d'hydrogène en protons et
électrons. Ce sont les ………………………………………………….
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
Une grande partie de ces particules sont arrêtées par le champ magnétique …………………………….
II Ondes dans la matière :
Contrairement aux ondes électromagnétiques qui peuvent se propager dans le vide, certaines ondes se
propagent uniquement dans la matière : ce sont des ondes ……………………………………….
Lors de sa propagation, elle peut avoir des effets importants sur le milieu dans lequel elle se propage, du fait
qu'elle transporte de l'énergie. (………………………………)
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………
…………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………………

Chapitre I: Ondes et particules, des supports d'information
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II- Détecteurs :
Comme nous venons de le constater, il existe deux grands types d'ondes, les ondes ………………………………………… et
les ondes ……………………………………… mais également les rayonnements de particules. Evidemment, les détecteurs
de ces ondes et rayonnements seront bien adaptés à chacun d'entre eux.
1- Détecteurs d'ondes :
Une onde …………………………………… modifie temporairement et localement une ou des propriétés du milieu dans
lequel elle se propage : vitesse, pression, position... Ainsi, pour détecter une telle onde, le capteur doit être
sensible à cette propriété, la mesurer pour ensuite la transformer en une grandeur facilement exploitable
(bien souvent une grandeur électrique)
Exemple : ……………………………………………………………………………………………………………………………………
La détection d'une onde …………………………………………………… nécessite avant tout un capteur sensible au
rayonnement : la plupart des détecteurs artificiels mettent en œuvre l'effet photoélectrique : ils sont
constitués de matériaux qui ont la propriété de libérer des électrons (et produisent donc un courant
électrique) lorsqu'ils sont soumis à un rayonnement. Chaque détecteur de rayonnement possède une sensibilité
spectrale, c'est à dire un domaine du spectre électromagnétique sur lequel son utilisation sera optimale.
Du fait de l'absorption d'une grande partie de ces rayonnements par l'atmosphère terrestre, il est nécessaire
d'envoyer les détecteurs …………………………………………………………………….
2- Détecteurs de particules :
Il existe différents types de détecteurs de particules : par exemple le compteur ………………………… qui permet de
détecter les particules émises lors de désintégrations radioactives (vu en Première S), les détecteurs de
particules au sol qui détectent les particules issues de l'interaction du rayonnement cosmique avec
l'atmosphère terrestre, les détecteurs de particules du CERN qui permettent d'analyser les jets de
particules émises lors de collisions dans les accélérateurs.