PARTIE 1

Ondes et Particules

O1. Extraire et exploiter des informations surl’absorption de rayonnements par l’atmosphèreterrestre et ses conséquences sur l’observationdes sources de rayonnements dans l’Univers.

Exemples

• C’est grâce à l’analyse des ondes ou desparticules que les scientifiques peuventétudier les objets de l’Univers.

• La composition des étoiles est connue vial’analyse du spectre du rayonnement émis(visible, ultraviolet et infrarouge).

Exemples

• Les particules apportent des informations surl’Univers et sur la structure intime de lamatière.

• Les particules qui constituent les rayonscosmiques apportent des informations sur leSoleil et certains astres lointains.

Exemples

• L’atmosphère terrestre interagit avec lesrayonnements qu’elle reçoit. L’absorption desrayonnements par l’atmosphère dépend de leurnature:

–La lumière visible et la plupartdes ondes radio sont peu ou pasabsorbées par l’atmosphère

–Les rayons X, certains UV et lesgrandes ondes radio nefranchissent pas la hauteatmosphère

Exemples

• Les capteurs utilisés pour étudier lesrayonnements entrant dans l’atmosphèredoivent être situés à des altitudes où cesrayonnements sont encore présents dans uneproportion non négligeable.

O2. Connaitre des sources de rayonnementradio, infrarouge et ultraviolet.

• La lumière visible, les rayonnementsultraviolets et infrarouges, les ondes radio, …,sont des ondes électromagnétiques, quipeuvent se propager sans support matériel.Elles peuvent en particulier se propager dansle vide.

• A distinguer des ondes mécaniques (ex : son).

Rayonnement UV : 10 à 400nm

Ces rayonnements sont fortement absorbés par l’atmosphère: l’observation doit se faire avec des télescopes spatiaux.

Rayonnement IR : 750nm à 1mm

Généralement les corps froids (<3000K) de l’Univers émettent des IR.Là encore, utilisation de télescopes spatiaux.

Ondes radio : >1mm

Rayonnement fossile : rayonnementbaignant tout l’Univers (résultat actuel durayonnement thermique de l’Universémettait au début de son évolution).

O3. Extraire et exploiter des informations surles manifestations des ondes mécaniques dansla matière.

• Onde mécanique : phénomène depropagation d’une perturbation dans unmilieu matériel.

• Contrairement aux ondes électromagnétiques,l’onde mécanique nécessite un milieu matériel(elle ne se propage donc pas dans le vide).

• Le son, les ondes sismiques, la houle, …, sontdes ondes mécaniques: ce sont desperturbations qui se propagent dans lamatière.

• Exemple : l’étude des onde sismiques permetd’analyser la structure interne de la Terre.

• La magnitude d’un séisme est généralementmesurée selon l’échelle de Richter. C’est uneéchelle logarithmique de mesure de l’énergielibérée au foyer d’un séisme,indépendamment du lieu d’observation. C’estune grandeur sans unité.

• Pas de formule à connaitre, mais l’exploitationde la formule ressemble à celle du niveausonore.

Quelques formules à connaitre

• Période : durée minimale au bout de laquelle un phénomène se reproduit identique à lui-même (seconde : s)

• Fréquence : nombre de répétition par seconde d’une phénomène périodique (Hertz : Hz).

1 1 ou f T

T f

Quelques formules à connaitre

• Longueur d’onde : plus petite distance quisépare deux points qui vibrent en phase.

• Ces longueurs d’onde caractérisent certainesondes mécaniques et électromagnétiques (voirdiapo 9) : partie 2.

Quelques formules à connaitre

• Célérité d’une onde

• Célérité et fréquence

dv

t

.v fT

O4. Connaitre la relation liant le niveaud’intensité sonore à l’intensité sonore.

O5. Exploiter la relation liant le niveaud’intensité sonore à l’intensité sonore.

Intensité sonore(non exigible)

• L’onde sonore se propage dans les trois directions à partir d’une source.

• La source émet une puissance P.

• Cette puissance se répartit sur la surface S d’une sphère.

PI

S

Il faut imaginer la propagation en 3D.

Niveau d’intensité sonore

• L : niveau d’intensité sonore (dB)

• I : intensité sonore (W/m²)

• I0 : intensité de référence (10-12W/m²)

0

10.logI

LI

Exploiter

0

10.logI

LI

0

log10

L I

I

10

0

10L

I

I10

0.10L

I I100.10

L

I I

O6. Extraire et exploiter des informations sur :

– des sources d’ondes et de particules et leurs utilisations

– un dispositif de détection

Exemples

• Photorésistance : capteur de lumière

• Les ballons sondes météorologiques :

– Température, pression, vitesse du vent, humidité…

• Le télescope spatial : ondes de l’Univers

• Le compteur Geiger : particule radioactive

• Sismomètre : ondes sismiques

• Œil : onde lumineuse

O7. Pratiquer une démarche expérimentalemettant en œuvre un capteur ou un dispositifde détection.