Fiche de révision : Phénomènes ondulatoires

📋 Plan du Cours

1. Propagation des phénomènes ondulatoires
2. Intensité et niveau sonore
3. Diffraction des ondes
4. Figure de diffraction et interfrange
5. Interférences constructives et destructives
6. Différence de marche en un point

📖 1. Propagation des phénomènes ondulatoires

🔑 Notions clés & Définitions

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

💡 Astuce mémo

Énergie se propage, matière ne se transporte pas

📖 2. Intensité et niveau sonore

🔑 Notions clés & Définitions

• Intensité sonore : Puissance reçue par unité de surface et s’exprime en watts par mètre carré.

★ À maîtriser

📐 Formule — L’intensité sonore reçue par une surface S lorsqu’une onde fournit une puissance P vérifie $I = \frac{P}{S}$.

📐 Formule — Le niveau d’intensité sonore d’un son d’intensité I vérifie $L = 10\log\left(\frac{I}{I_0}\right)$ et s’exprime en décibels.

• L’intensité sonore de référence vaut $I_0 = 10^{-12}\ \mathrm{W\cdot m^{-2}}$ et correspond au niveau sonore de 0 dB.

Compléments

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

• Pour une intensité sonore d’environ $2{,}0\times10^{-6}\ \mathrm{W\cdot m^{-2}}$, le niveau sonore est obtenu avec la relation logarithmique précédente.

💡 Astuce mémo

Puissance par surface → intensité → niveau en décibels

📖 3. Diffraction des ondes

🔑 Notions clés & Définitions

• Diffraction : Modification de l’amplitude et la propagation particulière d’une onde lorsqu’elle rencontre un obstacle ou une ouverture de dimension comparable à sa longueur d’onde.

★ À maîtriser

📌 Une onde est diffractée lorsque la dimension a de l’obstacle ou de l’ouverture est du même ordre de grandeur que la longueur d’onde λ, avec environ a ≤ 10λ.

📌 Le phénomène de diffraction augmente lorsque la largeur d’ouverture a diminue ou lorsque la longueur d’onde λ augmente.

Compléments

📐 Formule — Pour les ondes lumineuses, la largeur L de la tache centrale, la distance D, la longueur d’onde λ et la largeur d’ouverture a vérifient $\frac{L}{2D}=\frac{\lambda}{2a}$, soit $\frac{\lambda}{a}=\frac{L}{2D}$.

💡 Astuce mémo

Ouverture grande : diffraction faible ; ouverture petite : diffraction forte

📖 4. Figure de diffraction et interfrange

🔑 Notions clés & Définitions

• Interfrange : Distance entre deux franges brillantes successives de la figure d’interférence.

★ À maîtriser

• Lorsque les fentes sont verticales, la figure d’interférence présente sur une ligne horizontale une alternance de franges brillantes et sombres, symétriques par rapport au centre.

Compléments

• Dans une figure de diffraction lumineuse, la largeur de la tache centrale est liée à l’angle caractéristique de diffraction θ par l’approximation des petits angles.

• Les franges brillantes ont la même largeur et l’intensité lumineuse décroît lorsqu’on s’éloigne du centre de la figure d’interférence.

📖 5. Interférences constructives et destructives

🔑 Notions clés & Définitions

• Interférence : Superposition d’au moins deux ondes qui modifie l’amplitude de l’onde résultante selon la position du point de rencontre.

📝 Points essentiels

📌 Un phénomène d’interférence existe lorsque les ondes ont la même longueur d’onde, sont synchrones et conservent le même déphasage à chaque instant.

📌 Une interférence constructive apparaît lorsque les deux ondes arrivent en phase, tandis qu’une interférence destructive apparaît lorsqu’elles arrivent en opposition de phase et que leur perturbation résultante est nulle.

💡 Astuce mémo

En phase : frange brillante ; en opposition : frange sombre

📖 6. Différence de marche en un point

🔑 Notions clés & Définitions

• Différence de marche : La différence de marche δ est la différence entre les distances parcourues par deux ondes issues des sources S1 et S2 avant leur rencontre au point P, soit δ = S2P − S1P.

📝 Points essentiels

📌 Si les sources S1 et S2 sont synchrones et en phase, une différence de marche $\delta = \left(k+\frac{1}{2}\right)\lambda$ avec k entier produit une interférence destructive.

💡 Astuce mémo

δ = kλ : constructive ; δ = (k + 1/2)λ : destructive

📊 Tableaux de synthèse

Conditions et effets des interférences