Classe de Seconde Physique Thème abordé : Ondes, échos

Classe de Seconde
Physique
Thème abordé : Ondes, échos,
réflexion et réfraction
Pré-requis
•
•
•
Signaux périodiques
Trigonométrie
Fonction inverse
Rappel Leçon : Ondes mécaniques et lumineuses
Exercice 1 QCM
1) A propos d'une perturbation le long d'un ressort
a) Il s'agit d'une onde mécanique transversale
b) Il s'agit d'une onde mécanique longitudinale
c) La direction de propagation de la perturbation est celle de l'axe du ressort
d) La perturbation voyage à 3.108 m/s
2) A propos des propriétés générales des ondes mécaniques
a) une onde mécanique se propage dans toutes les directions qui lui sont offertes
b) La célérité d'une ondes mécaniques ne dépend pas de son milieu de propagation
c) Au cours de la propagation d'une onde mécanique, il y a transport global de matière
d) La vitesse de propagation du son dans l'eau est de l'ordre de 1500 m/s
3) A propos de la lumière
a) la lumière a besoin d'un milieu matériel pour se propager
b) La lumière voyage à la même vitesse dans tout les milieux.
c) Dans le vide, toutes les radiations ont même longueur d'onde
d) La lumière se propage à 3.108 m/s
4) A propos de la couleur des radiations lumineuses
a) Dans le vide, la couleur d'une radiation lumineuse dépend de sa longueur d'onde
b) La longueur d'onde d'une radiation rouge est plus petite que al longueur d'onde d'une
radiation bleue.
c) L’œil humain toutes les radiations lumineuses qui ont une longueur d'onde comprise
entre 400 nm et 900nm.
d) Une lumière polychromatique est une lumière blanche.
Rappel leçon : Principe de l'écho
Exercice 2
Un gynécologue veut mesurer la taille de la tête d’un fœtus lors d’une échographie. Il utilise
des ondes qui se propagent à la vitesse v = 800 m/s dans les différentes parties du corps.
a) Quel type d’onde le gynécologue utilise-t-il ? Peut-il utiliser des ondes lumineuses ?
b) Rappeler le principe de l’échographie et préciser le sens dans lequel se propagent les
ondes entre la sonde et le fœtus.
la
c) La sonde émet de brèves impulsions. Dans le cas de l’observation de la tête du fœtus, une
impulsion émise donne deux « échos » séparés d’une durée t = 6,0.10-5 s = 60 µs.
Pourquoi deux échos sont-ils perçus ?
d) Calculer la largeur de la tête du fœtus.
e) La précision sur la mesure du temps est de 10-6 s. Quelle est la précision sur la mesure de
taille de la tête ?
Rappel Leçon : Réflexion et réfraction d'un rayon lumineux : Les lois de Snell-Descartes
Exercice 3
Un faisceau laser se propageant dans l'air est
dirigé sur une vitre (lame de verre à face parallèles),
comme l'indique le schéma. L'indice de réfraction du
verre vaut 1,5 pour cette lumière rouge et l'indice de
l'air vaut 1. le faisceau laser fait un un angle de 60°
avec la normale à l'interface air/verre.
à cette
a) Calculer l'angle de réfraction correspondant
face.
b) Représentez le trajet de la lumière dans la lame de verre.
c) Calculez l'angle d'incidence sur la face 2. En déduire l'angle de réfraction correspondant.
d) Comparez la direction du rayon émergent dans l'air à celle du rayon incident dans l'air.
e) Un rayon lumineux passant à travers une vitre est-il dévié ?
Exercice de synthèse
Exercice 4
Le phénomène atmosphérique résultant d’un orage consiste en une immense décharge
électrique produisant, au même endroit et en même temps, une intense lumière et un bruit puissant.
a) Dans le langage courant, comment nomme-ton cette lumière et ce bruit ?
b) Pourquoi un observateur placé à quelque distance de la décharge électrique peut-il voir et
entendre ce phénomène électrique ?
c)Justifier pourquoi la lumière est vue avant que le bruit ne soit entendu.
d) Si Adrien est à 3 400 m de l’endroit où se produit la décharge électrique, au bout de
combien de temps perçoit-il la lumière puis le son ?
e) Léa perçoit le bruit 6,0 s après la lumière. Justifier, à l’aide des réponses à la question
précédente, que Léa perçoit la lumière pratiquement au moment où elle est produite.
f) En déduire la distance à laquelle Léa se trouve du phénomène atmosphérique.
Données : vson (air) = 340 m/s
c = 3,00.108 m