Fiche de révision : Phénomènes ondulatoires

📋 Plan du Cours

1. Ondes et intensité sonore
2. Atténuation acoustique
3. Diffraction des ondes
4. Interférences et différence de marche
5. Interférences des bi-fentes
6. Logarithmes décimaux appliqués

📖 1. Ondes et intensité sonore

🔑 Notions clés & Définitions

• Onde : Propagation de proche en proche d’une perturbation, donc d’énergie, sans transport de matière.

★ À maîtriser

📐 Formule — L’intensité sonore vérifie $I = \frac{P}{S}$, où I est en W·m⁻², P en W et S en m².

📐 Formule — Le niveau d’intensité sonore vérifie $L = 10\log\left(\frac{I}{I_0}\right)$ et s’exprime en décibels, avec $I_0 = 10^{-12}\ \text{W·m}^{-2}$ correspondant à 0 dB.

Compléments

• Sur un même récepteur, les intensités de deux ondes sonores s’ajoutent.

📖 2. Atténuation acoustique

🔑 Notions clés & Définitions

• Atténuation sonore : Diminution d’un son lorsqu’on s’éloigne de sa source ou lorsqu’un obstacle est placé entre la source et le récepteur.

📝 Points essentiels

📐 Formule — Pour un niveau sonore L, l’intensité sonore vaut $I = I_0 \times 10^{L/10}$.

• Lorsque l’intensité sonore double, le niveau sonore augmente de 3 dB.

📐 Formule — L’atténuation entre un niveau initial Li et un niveau final Lf vaut $A = L_i - L_f$.

💡 Astuce mémo

Éloignement ou obstacle → niveau sonore plus faible

📖 3. Diffraction des ondes

🔑 Notions clés & Définitions

• Diffraction : Modification de la direction de propagation d’une onde lorsqu’elle rencontre un obstacle ou une ouverture.

★ À maîtriser

📌 Une onde est diffractée lorsque la dimension de l’obstacle ou de l’ouverture est du même ordre de grandeur que sa longueur d’onde.

📐 Formule — L’angle caractéristique de diffraction vérifie $\theta = \frac{\lambda}{a}$, avec θ en radians, λ en mètres et a la largeur de l’ouverture en mètres.

Compléments

📐 Formule — Pour une figure de diffraction lumineuse, la largeur d de la tache centrale vérifie $d = \frac{2\lambda D}{a}$.

📖 4. Interférences et différence de marche

🔑 Notions clés & Définitions

• Interférences : Superposition d’au moins deux ondes qui modifie l’amplitude de l’onde résultante selon le lieu de rencontre.

★ À maîtriser

• Des interférences sont observées lorsque les ondes ont la même longueur d’onde et que leurs sources sont cohérentes et synchrones, avec un déphasage constant au cours du temps.

• Une interférence constructive se produit lorsque les ondes sont en phase et renforce la perturbation résultante, tandis qu’une interférence destructive se produit lorsqu’elles sont en opposition de phase et peut rendre la perturbation résultante nulle.

• Une différence de marche $\delta = k\lambda$ correspond à une interférence constructive, tandis que $\delta = (k+\frac{1}{2})\lambda$ correspond à une interférence destructive, avec k entier relatif.

Compléments

📐 Formule — Pour deux sources synchrones et en phase, la différence de marche au point P vaut $\delta = S_2P - S_1P$.

💡 Astuce mémo

En phase → renforcement ; en opposition → annulation possible

📖 5. Interférences des bi-fentes

🔑 Notions clés & Définitions

• Interfrange : Distance entre deux franges brillantes consécutives ou deux franges sombres consécutives.

📝 Points essentiels

📐 Formule — Dans les bi-fentes d’Young, la différence de marche dépend de la position x sur l’écran et vérifie $\delta = \frac{b x}{D}$.

📐 Formule — La position de la frange brillante d’ordre k vérifie $x_k = \frac{k\lambda D}{b}$.

📐 Formule — Dans les bi-fentes d’Young, l’interfrange vérifie $i = \frac{\lambda D}{b}$.

💡 Astuce mémo

Différence de marche → frange → interfrange

📖 6. Logarithmes décimaux appliqués

📝 Points essentiels

• Les propriétés utiles des logarithmes décimaux sont $\log(10^x)=x$, $\log(ab)=\log(a)+\log(b)$ et $\log\left(\frac{a}{b}\right)=\log(a)-\log(b)$.

• Pour une intensité sonore de $2{,}0\times10^{-6}\ \text{W·m}^{-2}$, le niveau d’intensité sonore est de 63 dB.

📊 Tableaux de synthèse

Interférences constructives et destructives