Phénomènes ondulatoires

Intensité sonore, diffraction, interférences, effet Doppler.

Ondes — rappels fondamentaux

Caractéristiques d'une onde: Longueur d'onde λ (m), fréquence f (Hz), célérité v (m·s⁻¹) : relation v = λ·f. Les ondes mécaniques (son) nécessitent un milieu. Les ondes électromagnétiques (lumière) se propagent dans le vide à c = 3 × 10⁸ m·s⁻¹.
Intensité sonore et distance: Pour une source sonore ponctuelle, l'intensité I est proportionnelle à 1/r² (double la distance → intensité divisée par 4). Le niveau sonore en décibels : L = 10·log(I/I₀) où I₀ = 10⁻¹² W·m⁻² (seuil d'audibilité).

Diffraction: Une onde contourne les obstacles et s'étale à travers une ouverture. L'angle caractéristique de diffraction : θ ≈ λ/a (en radians), où a est la taille de l'ouverture. La diffraction est notable quand λ et a sont du même ordre de grandeur.
Interférences constructives et destructives: Pour deux sources cohérentes : interférences constructives (maximum) si δ = k·λ (différence de marche = entier × λ). Interférences destructives (minimum) si δ = (k + ½)·λ. La différence de marche δ = |d₁ − d₂| où d₁ et d₂ sont les distances aux sources.

Principe et formule: La fréquence perçue f' ≠ f émise quand source et observateur sont en mouvement relatif. Source qui se rapproche : f' > f (signal plus aigu). Source qui s'éloigne : f' < f (signal plus grave). Application : radar de vitesse, ultrasons médicaux, décalage spectral des étoiles.

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