Caractériser Les Phénomènes Ondulatoires

Question 1

Comment calculer l’intensité sonore I ?

Answer 1

I = P / s

Ou

I = P / (4 x pi x d2)

I en W.m-2
P en W
s en m2
d en m

Question 2

Comment calculer le niveau d’intensité sonore L ?

Answer 2

L = 10 x log (I / Io)

L en dB
I en W.m2
Io = 1.0x10^-12 W.m2

Question 3

Quelle sera la variation de niveau d’intensité sonore L si l’intensité sonore I est multiplié par 2 ?

Answer 3

L1 = 10 x log (I1 / Io)
L2 = 10 x log (I2 / Io)

Avec
I2 = 2 x I1

Donc
L2 = 10 x log (2 x I1 / Io) = 10 x (log(2) + log(I1/ Io)

L2 = 10 x log (2) 10 x log (I1 / Io)

L2 = 3 x L1

Si l’intensité sonore I est multiplié par 2, le niveau d’intensité sonore augmentera de 3 dB

Question 4

Quelle sera l’intensité sonore I si le niveau d’intensité sonore augmente de 10 dB ?

Answer 4

L1 = 10 x log (I1 / Io)
L2 = 10 x log (I2 / Io) = L1 + 10

10 x log (I2 / Io) = 10 x log (I1 / Io) + 10

Alors
log (I2 / Io) = log (I1 / Io) + 1

Avec
log (10) = 1

Donc
log (I2 / Io) = log (I1 / Io) + log (10)
log (I2 / Io) = log ((I1 / Io) x 10)

Donc
I2 = I1 x10

Question 5

Qu’est ce que Io ?

Answer 5

Io est le seuil d’audibilité, il correspond au son le plus faible qu’une personne normale peut entendre.

Question 6

Quels sont les deux types d’atténuation sonore ?

Answer 6

On parle d’atténuation géométrique quand on s’éloigne de la source sonore.

Tandis que l’on parle d’atténuation par absorption lorsque l’on place un obstacle absorbant entre la source et son oreille.

Question 7

Comment calculer l’atténuation A d’un son ?

Answer 7

L’atténuation d’un son dont le niveau d’intensité sonore passe de L(avant) à L(après) vaut :

A = L(avant) - L(après)

A et L en dB

Question 8

Comment calculer l’atténuation A d’un son en fonction de l’intensité sonore I ?

Answer 8

A = 10 x log (I avant / Io) - 10 x log (I après / Io)

A = 10 x log ((I avant / Io) / (I après / Io))

A = 10 x log ((I avant / Io) x (Io / I après))

A = 10 x log (I avant / I après)

Question 9

Qu’est ce que le phénomène de diffraction ?

Answer 9

Lorsqu’une onde mécanique ou lumineuse rencontre une ouverture sans changer de milieu, on peut observer un changement de direction de propagation de l’onde : c’est le phénomène de diffraction. La longueur d’onde reste inchangée si le milieu est homogène.

Question 10

Comment calculer l’angle caractéristique de diffraction ?

Answer 10

θ =  / α

θ : angle de diffraction
 : lambda
α : largeur de fente

Question 11

Comment calculer l’angle de diffraction en fonction des caractéristiques du montage ?

Answer 11

Tan θ = (L / 2) / D

Or
Tan θ ≈ θ

Donc
θ ≈ (L / 2) / D

D’où
 / α = L / 2D

θ : angle de diffraction en radian
 : lambda
α : largeur de fente
L : tache centrale de diffraction
D : distance entre le faisceau laser et l’écran

Question 12

Quelles sont les conditions d’observation des interférences ?

Answer 12

Des interférences s’obtiennent avec des ondes de même fréquence et de même nature, présentant un déphasage constant qui se croisent. Les sources permettront de voir des interférences stables sont dit cohérentes.

Question 13

Qu’est ce que sont les interférences constructives ?

Answer 13

Il y a interférences constructives quand deux ondes de longueur d’onde , se déplaçant dans un milieu homogène et provenant de deux sources ponctuelles en phase, arrivent en phase en un point. C’est-à-dire toutes les deux au maximum en même temps et au minimum en même temps.

Pour que les interférences soient constructives il faut que :
8 = k x 
avec k : nombre entier
L’amplitude de l’onde résultante est alors supérieure à celle des ondes de départ.

Question 14

Qu’est ce que sont les interférences destructrives ?

Answer 14

Il y a interférences destructives quand deux ondes de longueur d’onde , se déplaçant dans un milieu homogène et provenant de deux sources ponctuelles en phase, arrivent en opposition de phase en un point c’est-à-dire l’une d’élongation maximale et l’autre d’élongation minimale à un instant donné.

Pour avoir des interférences destructives il faut que : 8 = (2k+1) × /2
L’amplitude de l’onde résultante est alors nulle.

Question 15

Qu’est ce que la différence de marche 8 ?

Answer 15

La différence de parcours d2-d1 s’appelle la différence de marche et se note 8.

Question 16

Qu’est ce qu’une interfrange ?

Answer 16

L’interfrange i est la distance Xk+1 - Xk séparant les centres de deux franges brillantes ou sombres consécutives sur la figure de diffraction.

Answer 17

i = Xk+1 - Xk
On donne 8k = b x Xk / D
D’où Xk = 8k x D / b
De même Xk+1 = Xk+1 x D/ b

On veut que ce soit deux franges brillantes (interférences constructives) consécutives donc :
8k = k x
8k+1 = (1+k) x

Question 18

Comment calculer i pour deux franges brillantes consécutives ?

Answer 18

i = Xk+1 - Xk
On donne 8k = b x Xk / D
D’où Xk = 8k x D / b
De même Xk+1 = Xk+1 x D/ b

On veut que ce soit deux franges brillantes (interférences constructives) consécutives donc :
8k = k x 
8k+1 = (1+k) x 

i = ((k+1) x  x D / b) - (k x  x D / b)
i =  x D / b

Question 19

Comment calculer i pour deux franges noires consécutives ?

Answer 19

i = Xk+1 - Xk
On donne 8k = b x Xk / D
D’où Xk = 8k x D / b
De même Xk+1 = Xk+1 x D/ b

On veut que ce soit deux franges noires (interférences destructives) consécutives donc :
8k = (k + 1 / 2) x 
8k+1 = ((k+1) + 1 / 2) x 

En remplaçant dans l’expression de i, on obtient une distance entre deux franges brillantes :
i =  x D / b