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Haut parleur et microphones. Un haut parleur émet une onde sonore de fréquence f = 700 Hz.
On déplace M1, M2 reste fixe. On note d la distance M1M2.
La distance minimale pour laquelle les ondes reçues par les microphones vibrent en phase est d = 50 cm.
En réalisant l'expérience dans un liquide où la célérité du son est 1400 m/s, pour quelle distance minimale les ondes vibreraient-elles en opposition de phase ? ( 50 cm ; 1 m ; 2 m ; 3 m ; 4 m ) Longueur d'onde dans le liquide lliquide =1400 / 700 = 2 m.
Deux points vibrant en opposition de phase sont distants d'un nombre impair de demi-longueur d'onde. ( 1 m ).
Longueur d'onde dans l'eau.
La longueur d'onde dans l'air, d'une radiation rouge est : lair =630 nm. Quelle est la longueur d'onde de cette radiation dans l'eau ? ( indice de l'eau n = 4/3).
( 322 nm ; 473 nm ; 630 nm ; 840 nm ; 0,63 µm ).
La fréquence f est constante quelque soit le milieu. leau = ceau / f ; lair = cair / f ; leau = lair ceau /cair = lair n = 630*4/3 =210*4 = 840 nm.
Onde lumineuse. On considère deux ondes lumineuses monochromatiques, l'une rouge de longueur d'onde lR dans le vide, l'autre bleue de longueur d'onde lB dans le vide. - Dans un milieu transparent, la célérité de chaque onde est inférieure à sa valeur dans le vide. Vrai. - Dans le vide, ces deux ondes ont la même célérité. Vrai. - Dans un milieu transparent dispersif, ces deux ondes se propagent à des célérités différentes. Vrai. La
célérité dans un milieu dispersif dépend de la fréquence. Une radiation
bleue a une fréquence supérieure à une radiation rouge.
- Au passage d'un dioptre entre deux milieux d'indices différents, la longueur d'onde de ces ondes ne varie pas. Faux. La fréquence reste constante ; la célérité et la longueur d'onde dépendent de l'indice du milieu.
- Au passage d'un dioptre entre deux milieux d'indices différents, la fréquence de ces ondes ne varie pas. Vrai.
Propagation d'une onde mécanique progressive. - La propagation s'accompagne d'un transfert de matière. Faux. - La propagation s'accompagne d'un transfert d'énergie.Vrai.
- La célérité dépend de la rigidité du milieu.Vrai. Plus le milieu est rigide, plus la célérité est grande. - On appelle retard la durée qui sépare l'émission de deux ondes successives.Faux. Spectre d'émission d'une lampe à vapeur de sodium.
Le spectre est discontinu : les niveaux d'énergie de l'atome sont quantifiés. Transition de la raie jaune l= 589,0 nm.
Energie du photon : E = h c / l = 6,62 10-34 * 3 108 / 589 10-9 =3,37 10-19 J
3,37 10-19 / 1,6 10-19 = 2,11 eV.
Cette énergie correspond à la différence d'énergie entre le fondamental et le premier niveau excité.
L'atome de sodium, excité à l'état 1 revient dans son état fondamental en émettant ce photon.
Inversement, un atome de sodium à l'état fondamental, reçoit un photon
de longueur d'onde 589 nm : il absorbe ce photon et passe à l'état
excité 1. L'atome reçoit un photon d'énergie 2,50 eV.
2,5 eV ne correspond pas à la différence d'énergie entre deux niveaux
d'énergie de l'atome : ce photon n'est pas absorbé par l'atome à l'état
fondamental. Choc entre l'atome de sodium à l'état fondamental et un électron d'énergie 2,50 eV.
L'atome reste pratiquement immobile lors du choc et passe à l'état excité 1.
Il se désexcitera rapidement en émettant un photon de longueur d'onde 589 nm.
L'énergie cinétique E de l'électron juste après le choc sera de : ( écrire la conservation de l'énergie )
2,50 -5,14 = E -3,03 ; E =0,39 eV.