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Ondes et signaux

⚗️ Physique-Chimie Seconde

Ondes mécaniques, lumière, son. Signaux électriques.

Les ondes et la lumière

Les ondes et la lumière

1. Qu'est-ce qu'une onde ?

Une onde est une perturbation qui se propage dans un milieu sans transport de matière, mais avec transport d'énergie.

Types d'ondes :

  • Ondes mécaniques : besoin d'un milieu matériel (son, vagues, séisme)
  • Ondes électromagnétiques : pas besoin de milieu matériel (lumière, radio, UV)
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2. La lumière

La lumière est une onde électromagnétique. Elle se propage :

  • Dans le vide à la vitesse \(c = 3{,}00 \times 10^8\) m/s
  • En ligne droite dans un milieu transparent et homogène
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3. Le spectre de la lumière blanche

La lumière blanche est composée de toutes les couleurs de l'arc-en-ciel. Un prisme ou un réseau permet de la décomposer.

Le spectre visible va du violet (\(\lambda \approx 400\) nm) au rouge (\(\lambda \approx 800\) nm).

\(\lambda \text{ (longueur d'onde) en nm : } 400 \text{ (violet)} \rightarrow 800 \text{ (rouge)}\)

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4. Le son

Le son est une onde mécanique longitudinale. Il a besoin d'un milieu matériel pour se propager.

Caractéristiques :

  • Fréquence \(f\) en Hz : grave (20 Hz) à aigu (20 000 Hz)
  • Vitesse : environ 340 m/s dans l'air
  • Relation : \(v = \lambda \times f\)
Domaines :
  • Infrasons : \(f < 20\) Hz
  • Sons audibles : \(20\) Hz \(< f < 20\,000\) Hz
  • Ultrasons : \(f > 20\,000\) Hz

Exercice 1 : Vitesse de la lumière

facile

La lumière du Soleil met environ 8 min 20 s pour atteindre la Terre. Calculer la distance Terre-Soleil. \(c = 3{,}00 \times 10^8\) m/s.

Exercice 2 : Fréquence et longueur d'onde

facile

Un son a une fréquence de 440 Hz. La vitesse du son dans l'air est de 340 m/s. Calculer sa longueur d'onde.

Exercice 3 : Spectre visible

facile

Une radiation a une longueur d'onde de 550 nm. À quelle couleur correspond-elle ? Est-elle visible ?

Exercice 4 : Domaines de fréquences

moyen

Classer les sons suivants : 15 Hz, 500 Hz, 25 000 Hz. Indiquer pour chacun s'il est audible par l'oreille humaine.

Exercice 5 : Vitesse du son

moyen

Lors d'un orage, on voit l'éclair puis on entend le tonnerre 4 s après. Estimer la distance de l'orage. \(v_{son} = 340\) m/s.

Exercice 6 : Période et fréquence

moyen

Un signal périodique a une période de 2 ms. Calculer sa fréquence. Ce signal est-il audible ?

QCM - Ondes et signaux

Testez vos connaissances sur les ondes, la lumière et le son.

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