La grandeur clé est la différence de marche:
v = λ x f
Avec λ longueur d'onde en mètre, v vitesse en m/s et f fréquence en hertz (Hz).
f = T/1
Avec f fréquence en Hz et T période ( temps entre deux même endroit de l'onde ) en seconde.
𝑣 = 𝜆 x T
On peut lier les deux formules précédentes.
Interférences
Interférence constructive
Une interférence constructive se produit quand deux ondes en phase se touche, se qui amplifie la puissance en additionnant les deux ondes (intensité maximale).
Interférence déstructive
Une interférence destructive se produit quand deux ondes en opposition de phase se touche, se qui annule la puissance des ondes qui vont se soustraire l'une l'autre (intensité minimale).
A retenir :
Pour qu'il y ai interférence, les deux sources doivent cohérentes, c'est à dire, même fréquence et un déphasage constant dans le temps.
δ=|S2M-S1M|
avec δ en mètre et S1M et S2M la distance entre la source 1 ou 2 et le point M.
Ce calcul nous permet de savoir si les ondes sont en phase:
-Le résultat est égal a 0: les ondes sont alors synchronisées et sont en phase.
-Le résultat est supérieur a 0, alors il faut utiliser la deuxième formule.
𝛿 =k x λ
Cette formule nous permet de savoir si les ondes sont en phase ou non en utilisant la longueur d'onde. Si la distance entre les deux ondes ( δ ) est égale a un multiple ( k ) de la longueur d'onde ( λ ), alors les ondes sont en phases et créent des interférences constructives . Si k est égal a la moitié de la longueur d'onde (1/2λ), les ondes sont alors en opposition et créent des interférences destructives.
Interfrange
L'interfrange est la distance entre deux franges brillantes successive.
i = λ x D/a
Avec :
λ = longueur d’onde
D = distance fentes → écran
a = distance entre les deux fentes
et i la distance entre les deux interfranges
Diffraction
A retenir :
On considère qu'il y a diffraction si la distance entre les deux bords de la fente a est de la même ordre de grandeur de la longueur d'onde λ.
Lorsqu'il y a diffraction, on observe sur un écran a une distance D, une grande tache au centre et plusieurs petites taches sur les cotés. L'angle θ peut être obtenu avec la formule θ = λ/a = L/2D avec :
θ = angle caractéristique de diffraction ( demi angle tache centrale) en radiant
λ = longueur d'onde
a = longueur fente
D = distance fente écran
L = largeur de la tache centrale
on peut aussi lier L, θ et D avec la formule : tan(θ)=L/2/D
Quelle couleur difracte le plus ?
Réponse: le rouge car il possède une plus longue longueur d'onde que les autres couleurs.
Effet Doppler
A retenir :
Dans le contexte de l'effet Doppler, C est égal à la vitesse de l'onde et V la vitesse de la source. (m/s)
Qu'est-ce que l'effet Doppler ?
L'effet doppler c'est quand une source sonore est en mouvement, et que les ondes sonores à l'avant du mouvement se compresse a cause du mouvement. Cet effet rend le son plus aigu quand la source s'approche, car la longueur d'onde diminue et la fréquence augmente. Quand la source s'éloigne, le son est plus grave car la longueur d'onde augmente et la fréquence diminue.
Pour calculer l'écart entre la fréquence émise par la source et la fréquence reçu par un capteur, on calcule Δf:
Δf=fR−fE
Avec:
- fE = fréquence émise en Hz
- fR = fréquence reçu en Hz
Pour calculer la vitesse relative entre la source et le récepteur , on utilise la formule:
v = c x |Δf|/fE
SI C - V
Le dénominateur diminue, la source s'approche .
SI C + V
Le dénominateur augment, la source s'éloigne
Intensité sonore
Une onde sonore est une onde mécanique, c'est a dire qu'elle a besoin de matière pour se propager. C'est un transport d'énergie, mais pas de matière.
A retenir :
Une onde sonore est une onde mécanique, c'est a dire qu'elle a besoin de matière pour se propager. C'est un transport d'énergie, mais pas de matière.
L'Homme peut entendre les fréquences d'environ 20 Hz jusqu'à 20 kHz.
La formule suivante nous permet de calculer l'intensité sonore : i = P/S
Avec :
La puissance acoustique/sonore P est exprimée en Watt.
L'intensité acoustique/sonore i est exprimée en Watt par m2 (W/m2)).
Et la surface S (souvent localisée en un point donc égale a la distance entre la source et le récepteur) en m2.
La formule suivante nous permet de calculer le niveau d'intensité sonore L : L = 10 x log(i/i0)
Avec :
L en Décibel (dB)
i0 une constante donnée en W/m2