Fiche de révision : Phénomènes ondulatoires et Doppler

📋 Plan du Cours

1. Intensité sonore et niveau en décibels
2. Atténuation des ondes sonores
3. Décalage Doppler et mouvement relatif
4. Sons purs et sons complexes

📖 1. Intensité sonore et niveau en décibels

🔑 Notions clés & Définitions

• Intensité sonore : Puissance sonore P reçue par unité de surface S, soit $I=\frac{P}{S}$.
• Niveau d’intensité sonore : Défini par $L=10\log\left(\frac{I}{I_0}\right)$, où I et I₀ sont en W·m⁻² et L en décibels (dB).

★ À maîtriser

• L’intensité sonore perçue par l’être humain se situe entre le seuil d’audibilité $I_0=10^{-12}\,\mathrm{W\,m^{-2}}$ et le seuil de douleur, avec un rapport d’environ $10^{14}$ entre les intensités extrêmes.

Compléments

📌 Au niveau sonore L, l’intensité sonore correspondante est $I=I_0\times10^{L/10}$.

📖 2. Atténuation des ondes sonores

🔑 Notions clés & Définitions

• Atténuation sonore : Différence entre les niveaux d’intensité sonore en deux points de propagation : $A=L-L'$, en décibels.

★ À maîtriser

📌 Lorsque plusieurs sources sonores sont présentes, leurs intensités s’additionnent en un point, mais leurs niveaux d’intensité sonore ne s’additionnent pas.

Compléments

📌 L’atténuation géométrique apparaît lorsque l’observateur s’éloigne de la source, car l’énergie transportée par unité de surface diminue.

📌 L’atténuation par absorption est causée par le milieu matériel, qui absorbe une partie de l’énergie rayonnée au cours de la propagation.

💡 Astuce mémo

Géométrique : la distance disperse l’énergie ; absorption : le milieu la prélève.

📖 3. Décalage Doppler et mouvement relatif

🔑 Notions clés & Définitions

• Effet Doppler : Décalage entre la fréquence reçue f_R et la fréquence émise f_E lorsque source et récepteur sont en mouvement relatif dans la direction qui les relie.

★ À maîtriser

📐 Formule - Le décalage Doppler est $\Delta f=f_R-f_E$.

📌 Quand l’émetteur s’approche du récepteur, la fréquence reçue est supérieure à la fréquence émise et la longueur d’onde reçue est plus courte : $f_R>f_E$ et $\lambda_R<\lambda_E$.

📌 Quand l’émetteur s’éloigne du récepteur, la fréquence reçue est inférieure à la fréquence émise et la longueur d’onde reçue est plus longue : $f_R<f_E$ et $\lambda_R>\lambda_E$.

Compléments

• Quand l’émetteur est immobile par rapport au récepteur, la fréquence et la longueur d’onde reçues sont égales aux valeurs émises : $f_R=f_E$ et $\lambda_R=\lambda_E$.

• Une étoile qui se rapproche de la Terre présente des raies spectrales de longueurs d’onde plus petites que celles mesurées sur Terre pour les mêmes éléments chimiques ; ce décalage est appelé blueshift.

💡 Astuce mémo

Approche : fréquence reçue augmente ; éloignement : elle diminue.

📖 4. Sons purs et sons complexes

🔑 Notions clés & Définitions

• Son pur : Associé à un signal électrique dont l’amplitude en fonction du temps forme une sinusoïde.

• Son complexe : Associé à un signal électrique périodique mais non sinusoïdal, correspondant à une somme de plusieurs sinusoïdes.

📝 Points essentiels

• L’analyse spectrale d’un son pur montre une seule fréquence, appelée fréquence fondamentale.

• L’analyse spectrale d’un son complexe montre une fréquence fondamentale et des fréquences harmoniques, toutes multiples de la fréquence fondamentale.

• L’analyse spectrale d’un signal s’obtient par transformée de Fourier.

💡 Astuce mémo

Pur : une sinusoïde ; complexe : plusieurs sinusoïdes.